钢管混凝土中钢管的纵向容许应力.pdf

第 3 2卷第 6期 2 0 1 5年 1 1月 建筑科 学与工程 学报 J o u r n a l O f Ar c h i t e c t u r e a n d C i v i 1 E n g i n e e r i n g Vo1 3 2 NO V NO 6 2 O1 5 文章 编号 ： 1 6 7 3 2 0 4 9 ( 2 0 1 5 ) 0 6 0 0 0 1 0 7 0 钢管混凝土中钢管的纵 向容许应力 刘永健 ， 姜 磊 ， 张 宁 ( 1 长安 大学 桥梁结构安全技术 国家工程 实验 室 ， 陕西 西安7 1 0 0 6 4 ； 2 西北农林科技大 学 水利与建筑工程学 院 ， 陕西 杨凌7 1 2 1 0 0 ) 摘 要 ： 针 对钢 管混 凝土短 柱 轴心 受压 过程 中钢 管与核 心 混凝 土在 极 限承载 阶段 时的 多向应 力状 态， 引入钢 管纵向容许应力折减系数与混凝土抗压强度提 高系数 ， 对钢管混凝土的应力状态、 轴压承栽 力计算进行理论分析 ， 给 出各 系数的计算方法， 并将计算值与试验值进行对比。结果表 明： 该方法 计算值与试验值较为吻合 ； 钢管纵向容许应力折减 系数的引入有助 于加深对钢 与混凝土二者之间 相互作用的认识 ， 在3 7 - 程常用范围内可为钢管混凝土结构节点设计提供参考。 关键 词 ： 钢 管混凝 土 ； 极 限承载 力 ； 组合 作 用 ； 钢 管 ； 纵 向容许 应 力 ； 强度折 减 中图分 类号 ： T U3 1 1 文献标 志码 ： A Lo ng i t u di n a l Al l o wa b l e S t r e s s o f St e e l Tu b e i n Co n c r e t e - f i l l e d St e e l Tu b e L I U Yo n g j i a n ，J I ANG L e i ，Z HANG Ni n g 。 ( 1 Na t i o n a l En g i n e e r i n g La b o r a t o r y f o r Br i d g e S t r u c t u r e S a f e t y Te c h n o l o g y，Ch a n g a n Un i v e r s i t y，Xi a n 7 1 006 4，Sh aa n xi ，Ch i n a；2 Sc ho ol of W a t e r Re s o ur c e s a n d Ar c hi t e c t ur a l En gi ne e r i n g，No r t hwe s t AF Un i v e r s i t y，Ya n g l i n g 7 1 2 1 0 0 ，S h a a n x i ，Ch i n a ) Abs t r a c t ：Ac c o r d i ng t o mul t i a xi a l s t r e s s s t a t e o f s t e e l t ube a nd c o nc r e t e un de r u l t i ma t e s t a t e i n c o nc r e t e f i l l e d s t e e l t u bul a r ( CFS T ) s t ub c o l umns un de r a x i a l l o a d， l on gi t udi na 1 a l l owa bl e s t r e s s r e du c t i o n f a c t or o f s t e e l t u be a n d c o mpr e s s i v e s t r e ng t h i mpr o ve m e nt f a c t o r o f c on c r e t e we r e de f i ne d t o a n a l y z e t he s t r e s s s t a t e a nd c a l c ul a t e t he a xi a l be a r i ng c a pa c i t y， a nd t he c a l c u l a t i o n m e t ho ds o f t he f a c t or s we r e p r opo s e d Co mpa r i s on b e t we e n t he c a l c ul a t i o n v a l u e s o f t h e me t ho d a nd t e s t va l u e s wa s c a r r i e d o ut The r e s ul t s s h o w t ha t t he c a l c u l a t i on r e s u l t s a r e i n go o d a gr e e m e n t wi t h t he t e s t r e s u l t s The pr o po s e d l o ng i t ud i na l a l l o wa bl e s t r e s s r e du c t i on f a c t o r c o n t r i b u t e s t o u n d e r s t a n d i n g i n t e r a c t i o n me c h a n i s m a n d c a n p r o v i d e r e f e r e n c e s f o r j o i n t d e s i g n o f CFST s t r u c t u r e i n s c op e of e n gi ne e r i ng Ke y wo r ds ： c o nc r e t e f i l l e d s t e e l t ub e； ul t i m a t e b e a r i n g c a p a c i t y； c o m p os i t e a c t i o n； s t e e l t ub e； l o ng i t u di n a l a l l o wa b l e s t r e s s；s t r e n gt h r e d uc t i o n 引 目 钢管 混凝 土 ( C F S T) 结 构 的工 作 性 能 优 势 表 现 在钢 管对 其核 心 混凝 土 的约 束 作 用 ， 使 混 凝 土 处 于 侧 向围压状态 ， 轴 向强度得 以提高。同时， 混凝土的 存在阻止或延缓 了钢管发生面外局部屈曲， 保证 了 钢 材性 能充 分 发挥 。 目前 ， 针 对 钢管 混 凝 土 轴 压 构 件的极限状态研究主要集中在套箍效应计算方法 ， 即核心 混凝 土 强度 的提 高模 式 ， 而此 时 的钢 管 应 力 状 态则 关注 不 足 。钢 管 混 凝 土短 柱 极 限 受 压 时 ， 钢 收稿 日期 ： 2 0 1 5 - 1 0 2 9 基金项目 ： 国家 自然科学基金项 目( 5 1 1 7 8 0 5 1 ， 5 1 3 7 8 0 6 8 ) ； 陕西省 交通运输厅科研项 目( 1 3 2 6 K) 作者简介 ： 刘永健( 1 9 6 6 一 ) ， 男 ， 江西玉山人 ， 教授 ， 博士研究生导师 ， 工学博士 ， E ma i l ： l y j c h d g ma i l c o rn。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 建 筑科 学与工程 学报 2 O 1 5年 管管壁除主轴方向的纵向应力外 ， 还受核心混凝土 径 向压力产生 的环 向应力， 因此钢管处于多 向应力 状 态 。受金属 材料 体 积 畸变 的影 响 ， 环 向应 力 的 产 生将导致钢管纵 向应力的折减。蔡绍怀n 、 韩林海 等 、 E l l o b o d y等嘲 、 S a k i n o等 6 - 8 3 通 过 试 验 研 究 发现， 在钢管和核心混凝土发生组合作用时 ， 钢管管 壁存在环 向应力增加 和纵向应力折减 的趋势。可 见 ， 钢管混 凝 土构件受 外荷 载产 生套箍 作用 时 ， 会 间 接降低钢管纵向承载能力。 实际工程中， 钢管混凝土结构多在钢管管壁上 设置节点进行传力 ， 如钢管混凝土上承式拱桥的桥 面荷载通过立柱先传递到拱肋 的钢管表面， 钢管混 凝土 建筑结 构 中梁端剪 力通 过梁柱 节点 传递 给钢管 混凝 土柱 的 钢 管 9 。 。若 此 时 承 受 轴 压 的 拱 、 柱 产 生套箍作用 ， 钢管 的纵向容许应力 由于环向应力 的 增加而逐渐减小 ， 则钢管可能在未完成与混凝 土界 面传 力时就 出现 了纵 向 屈服 破 坏 。另 一方 面 ， 钢 管 混凝土轴压构件的验算往往忽略钢管环向应力的影 响， 此时得到的钢管管壁纵向承载力未做相应折减 ， 导致结 构设 计低 于真实 的应力 状态E l 1 - 1 2 。 目前 ， 钢管纵 向容许应力受环向应力的折减规 律 与作 用机 理 在 钢管 混 凝 土 的研 究 中 尚 未 得 到 重 视 。王 玉银 等 。 实测 了 3 6个 圆钢 管 高强 混凝 土 轴 压短柱的纵向和横向应变 ， 仅利用钢管平面应力一 应 变关系研究钢管纵 向应力变化情况 ， 但缺少相关理 论 计算 方法 。本文 通过 引入钢 管纵 向容许应 力折 减 系数 ， 对 钢管 混凝 土短柱 的钢 管应力状 态 、 轴压 承载 力计算进行了理论分析 ， 同时对钢管混凝 土的钢管 应力水平在工程范 围内进行 了讨论与对 比， 为钢管 混凝土结构设计提供参考 。 1 钢管混凝土短柱轴心受压过程 轴 心荷 载 直 接作 用 于钢 管 混凝 土 柱顶 时 ， 钢 管 与核心混凝土共同受力 ， 变形协调， 此时的受力状态 见 图 1 ( a ) ， 其 中 ， N 为 轴 压 荷 载 ， 为 应 变 ， N ， N 分 别为 钢管 和混凝 土轴压 荷 载 ， N 为极 限荷 载 ， ， e 分 别 为 屈 服 应 变 和 极 限应 变 ， 为 钢 管 纵 向 应 力 ， 为核 心混凝 土纵 向应力 ， A ， A 分 别为钢 管 和 混 凝土截 面 面积 。假 设 二 者沿 构 件 长度 均 匀 分 布 ， 则其与 自身横 截面 的数量积应 等于轴压 荷载 N。 轴 压荷载 N 在轴 心受 压过程 中分 为 几个 典 型阶段 ， 通 过荷载一 应 变 曲线 反 映 ， 见 图 1 ( b ) 。初 始 加 载 时 ， 构件处于弹性阶段 ， 钢材的泊松 比保持在 0 3左右， 而 混凝 土材 料 为 0 1 7 ， 钢 材 的? 白松 比大 于混 凝 土 ， 0 6 |v l】 0 8 0 3 O 5 ( a ) 轴心受压模式 ： 1A ( b ) 荷 载- 应 变 曲线 图 1 钢管混凝土轴压受力平衡 简图 Fi g 1 Equ i l i b r i u m Di a g r a m o f CFS T Un de r Ax i a l Lo a d 钢 管 的径 向膨胀 变 形 略 大 ， 无 法 对 核 心混 凝 土 提供 横向约束 ， 可认为二者均单 向受力且无相互作用口 。 在 弹性 阶段 ， 钢 管 混凝 土 所 承受 的轴 向力 发展 较快 ， 直 至构件 轴压荷 载达 到 其极 限 荷 载 的 3 0 5 0 ， 即荷 载一 应变 曲线 的 A 点 ， 见 图 1 ( b ) 。在 这一 过程 中， 混 凝土 泊松 比增加 到 0 5以上 ， 其横 向变形 超过钢管的相应变形 ， 钢管开始约束混凝土 ， 钢管与 混凝 土之 间产 生 紧箍 力 。此 后 ， 核 心混 凝 土 与 钢管 均处于多向应力状态 ， 混凝土三向受压 ， 而钢管纵向 和径向受压 ， 环 向受拉 。多向应力下的钢管初始屈 服时， 轴压构件的荷载一 应变曲线到达 B点， 轴压荷 载在 极 限荷 载 的 6 0 8 O 范 围 内 。核 心混 凝 土 受侧 向围压作用 ， 承载 力可 继续提 高 ， 而钢管 表面 出 现剪 切滑 移线 ， 但 无 明显变 形 。此 后 ， 构 件轴 力增加 缓慢 ， 而纵 向应变 增长 变快 。钢管 进入 塑性 阶段 ， 环 向应力变大， 对混凝土的约束作用不断增强 ， 该曲线 到 达 C点 。C点为 钢管混 凝土 承载力 最大值 N ， 受 压混 凝土 强度 达 到极 限。最 终 ， 构 件 总承 载 力 逐渐 降低 ， 形成荷载一 应变曲线的下降段 ， 构件 的破坏形 式表 现为 钢管管 壁 出现 明显 的鼓 曲 。 将钢管混凝土短柱轴心受压过程划分为 3个阶 段 ： 弹性状 态 、 塑 性状 态和 极 限状态 ( 图 2 ) 。钢 管混 凝 土进入 塑性状 态 后 ， 钢 管与 核 心 混凝 土 发 生组 合 作用 ， 混凝土抗压强度 因钢管紧箍力而得到提高， 同 时塑性 、 延性也 明显 改善 ， 这是钢 管混凝 土力 学性 能 上二 二 = 二 二 = 二 二 = U 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 6期 刘永健 ， 等 ： 钢 管混 凝土 中钢 管 的纵 向容许 应 力 3 的主要 优势 。另 一 方 面 ， 钢 管 同 样 处 于 三 向应 力 状 态 ， 即存在纵 向压应力 、 环 向拉应力 和径 向压 应力 ， 见图 2 ( b ) ， 其中， 径向压应力远小于其他 2 个 应力 ， 若 忽略 不计 ， 则 可认 为钢 管塑 性应 力沿 着二 维 Vo n Mi s e s屈 服包 络 线 运 动 ， 见 图 3 。 由 图 3可 以看出， 屈服状态下 的曲线 B C段上 ， 随着环 向拉应 力 的增 加 ， 钢管 的纵 向屈服 应力 沿着 曲线 不 断减小 。 这 意 味着 钢 管 在 提 高 核 心 混 凝 土 抗 压 承 载 力 的 同 时， 其纵向应力强度不断降低。若考虑极限情况 ， 钢 管环向屈服应力能够到达 曲线 D 点， 即 一f ， 其 中 厂 为钢 管 屈 服 点 应 力 ， 则 纵 向 屈 服 应 力 减 小 为 0 ， 形成钢管约束混凝土。此时， 钢管纵 向无法承载 ， 若管壁有传力节点 ， 将会导致该部位无法进行传力 而 发生 破坏 。 a o l管 -1 核 ( a ) 弹 性 状态 1 3 。 1 ( c ) 极限状态 图 2 钢 管混凝土各阶段应力状态 Fi g 2 S t r e s s St a t e of Eac h S t a g e o f CFS T 钢管 混 凝 土 达 到极 限承 载 阶段 时 ， 钢 管 的应 力 状 态 到达 曲线 的 C点 ， 这 时 的 也 称 为钢管 纵 向容 U - 2 7 、 i J f 、 、 图 3 钢 管屈 服 包 络 图 和 应 力 路 径 Fi g 3 Yi e l d En v e l o pe a n d S t r e s s Pa t h o f S t e e l Tub e 许 应力 ， 该 值应低 于 钢材 的屈 服强 度 。同样 ， 受钢 管 套箍作用的影响， 核心混凝土的纵向应力 应大于 其单轴抗压强度。基于上述状态 ， 引入修正系数 ， 则 钢管混凝土短柱的承载力表达式可写为 N 一 1 A + 1 A 一k s f A。 +k c f c A ( 1 ) 式 中 ： ， 为 混凝 土单 轴 抗 压 强 度 ； k 为 钢 管纵 向容 许应力折减系数 ； k 为混凝土抗压强度提高系数 。 值得注意的是， 钢管混凝土受极 限荷载 N 时， 应使各材料的力学性 能得到充分发挥 ， 可认为核心 混凝 土 为三 轴 受 压 破 坏 ， 同 时 钢 管 进 入 塑 性 状 态 。 因此， 应有 是 1 ， 下文对修正系数 的推导建 立在该假设条件下。 2 极 限承载力修正 系数的计算 2 1 钢 管容 许应 力折 减 系数 当组合 作用 产生 时 ， 混凝 土三 向受 压 ， 钢 管纵 向 受 压 和环 向 受 拉 ， 钢 管 的应 力 一 应 变 增 量 具 有 以 下 关 系 L d a L d e 2 2 式 中： D 为塑性刚度矩阵 为钢管纵 向应变 为 钢 管 环 向应 变 ， 应变 值 以受拉 为正 。 定 义钢 管 环 向应 变 增量 与纵 向应变 增量 的比值 为 卢 一 ( 3 ) 随着 纵 向应变 的增 加 ， 钢 管 的纵 向应力 将减 小 ， 同 时环 向应 力 不断 增 加 ， 可 认 为 极 限 状 态下 二 者 趋 于恒 定 ， 即 d a 1 一 d a 2 0 ( 4) 将式( 3 ) 和式( 4 ) 代人式( 2 ) 可得 卢 一 2 0 s 2 -O s l ( 5 ) 此时钢管满足 Vo n Mi s e s 屈服准则 ， 即 一 + 一 ( 6 ) 由式 ( 5 ) 和 式 ( 6 ) 可 得 钢 管 混 凝 土 极 限 状 态 的 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 建筑科学与工程学报 2 0 1 5血 1 棚 s 2 分 别 为 一 ( 7 ) 2 一 8 , 3 s 一_ = 二兰= = = ， y L) ( 1 + + )一 由式( 1 ) ， ( 7 ) 可得钢管纵 向容许应力折减系数 量 为 一 2 2 混 凝土 抗压强 度提 高系数 约束混凝土峰值应力 墨 “的计算采用 Ma n d e r 等 ” 屈服条件 ， 即 嚣 x 一 ， c ( - 1 2 5 4 + 2 2 5 l q 7 9 4 a 3 一 一 2 )( 1 。) 假设钢管混凝土的约束应力沿管壁均匀分布 ， 加 网 4 所 示 ( a ) 核 心 混凝 土 受力 ( b) 钢 管受 力 图 4钢管受力示意 Fi g 4 S c h e ma t i c s o f St r e s s o f St e e l Tub e 由力 的平衡关 系 ， 可建立 径 向压 应力 与 环 向 拉应 力 的关 系式 ， 即 一 ( 1 1 ) 式 中： D为圆形钢管混凝土直径 ； t 为钢管厚度 。 将式( 1 1 ) 代入式( 1 0 ) ， 可得混凝土峰值应力为 m ax 一 - 1 2 5 4 + 2 2 5 1 5 8 8 ta s 2 _ 式中： 为套箍指标 ， 一 A ( A ) 。 考虑极 限情况 ， 令 忌 一0时 ， 则 钢 管 环 向拉 应力 一， v ， 成 为钢 管 约 束 混 凝 土 结 构 ， 由式 ( 1 ) ， ( 1 2 ) 可得 忌 为 2 5 4 + 2 2 5 孺1 5 8 8 tf y + 4 t f ( D一2 t ) f o ( 1 5 ) 公式( 1 5 ) 与文献E 1 7 3 中钢管约束混凝土计算公 式一致 。 选取不同钢管混凝土参数范围代入式( 9 ) 和式 ( 1 3 ) 进行分析可知 ， 当 一o 2 4 o时 ， 志 和 惫 的 取值 随 呈 对数关 系变 化 ， 对 计算 值拟合 可得 _ 。 4 。 6 2 3 I ( 1 6 ) 志 一o 4 2 7 1 n ( ) +2 1 5 6 J 3 承载力计算公式 的验证 为验证 简化公 式 的正 确性 ， 选取 3 2 4个 圆形 钢 管混凝土轴压短柱试验数据和 1 6个 圆形钢管约束 混凝 土轴压 短柱试 验数 据进 行对 比 ， 见表 1 。 图 5为承载力试验值与计算值对 比， 其中， N ， N。 分别 为钢 管混凝 土轴 压 承载力计 算值 和试 验值 ， N。 ， N 分别为钢管约束混凝土轴压承载力计算值 与试验值 ， 虚线分别为计算值高于或低于试验值 的 l 0 。对 于钢管 混凝 土 ， 承 载 力 计 算值 与 试 验值 比 值 的均 值 一 0 9 6 7 ， 均 方 差 一0 1 2 7 ， 变 异 系 数 一0 1 3 1 ； 对 于钢 管约束 混凝 土 ， 承载力计 算 值 与 试验值 比值 的均值 一0 9 9 3 ， 均方差 口 一0 0 7 1 ， 变 异系数 一0 0 7 1 。钢管混凝土极 限状态承载力 计 算值 与试 验值 基 本 吻合 ， 表 明 k ， 愚 的简 化 公 式 计算模 型是 可靠 的 。 ( 1 2 ) 4 工程 中钢 管纵 向应力容许范 围 由式 ( 1 ) ， ( 8 ) ， ( 1 2 ) 可得 核心混 凝土 抗压强 度提 高系数 忌 为 矗 一 一 1 2 5 4 + 2 2 5 1 5 8 8 ( 2fl + 1 ) t f y + t 3 c 、 丁 ( D一2 t ) f c ( 1 3 ) 上述各 式 中 口可 由 To mi i 等 试 验 实 测 结 果 取值 ， 其计算公式为 J9 _o 9 _1 4 ) 以钢 管混 凝 土拱 桥 为 例 ， 拱 肋 在 实 际工 程 中的 常用混凝土强度等级为 C 5 0 ， 钢材等级 为 Q3 4 5 ， 根 据 钢 管 混 凝 土 拱 桥 技 术 规 范 ( GB 5 0 9 2 3 -2 0 1 3 ) 中第 3 3 3条规 定 ， 钢管混凝 土截面含 钢率宜 为 1 1 4 2 o ， 即A 。 A 。 为 ， 计算得到工程常用 厶 士 士 套箍指 标 一0 2 8 1 7 3 。 取 =0 2 4 0代 入式 ( 1 6 ) ， 可得 忌 ， 尼 与 之 间的关系， 见图 6 。由图 6可以看 出： 随着套箍指标 增大 ， 忌 ， 忌 有增大的趋势 ， 在工程 常用 含钢率范 围 内 ， 增 长 幅 度 比较 大 ； 当套 箍 指标 较 大 时 ， 忌 ， 忌 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 6期 刘永健， 等： 钢管混凝土中钢管的纵向容许应力 5 表 1 钢管 混凝 土轴 压试 验数据 Ta b 1 Te s t Da t a o f CFS T Und e r Ax i a l Lo a d 材料种类 D ram t mm t ： MP a f MP a 试件数 目 文献来 源 2 3 8 3 6 1 4 5 2 1 1 6 1 6 5 0 7 5 2 5 6 5 3 1 0 8 3 3 7 2 9 9 0 1 5 5 6 1 6 2 4 9 8 5 3 4 4 6 3 8 1 6 8 1 6 9 2 6 5 0 1 5 6 3 O 2 2 0 0 3 3 8 1 1 1 8 1 5 9 1 0 2 0 5 0 1 3 0 1 3 2 3 7 3 2 9 1 3 8 2 9 1 9 4 8 1 6 5 3 5 4 5 2 7 0 2 2 3 3 0 4 5 2 O 1 3 1 1 3 4 2 4 6 2 1 5 0 2 1 9 2 3 5 5 2 1 8 6 8 9 2 7 4 0 2 4 7 3 8 8 2 2 7 4 2 2 7 6 1 0 2 2 2 2 4 4 5 7 3 8 O 3 9 0 9 2 3 3 1 6 5 2 8 3 9 0 8 6 0 3 6 3 3 2 4 钢 管 混 凝 土 1 0 1 3 1 9 3 0 1 0 0 1 9 4 4 1 9 3 3 5 4 5 2 2 6 2 5 1 1 4 4 0 5 0 2 O 8 6 7 1 3 4 3 1 3 2 6 l 1 1 2 0 0 2 0 6 3 5 3 4 3 2 3 4 8 4 3 3 2 3 4 3 1 O 1 2 6 5 1 5 5 4 1 5 8 3 4 8 2 6 5 4 1 0 3 9 2 7 ， 2 8 9 6 3 2 0 4 0 1 2 0 2 4 3 3 7 7 2 5 0 4 1 0 3 5 2 9 ， 3 O 1 2 7 1 3 3 2 0 7 0 8 4 8 2 5 8 4 2 9 1 1 3 1 7 7 2 1 0 2 0 4 5 1 7 1 3 9 2 3 2 6 0 3 2 3 3 2 1 5 9 1 6 4 3 8 6 3 2 O 2 3 4 2 3 7 9 1 2 3 3 1 3 3 1 6 8 3 3 5 4 2 9 1 4 9 4 3 2 5 3 9 2 3 6 1 3 钢 管约束混凝 土 1 3 3 1 5 9 3 3 6 1 7 0 0 7 5 0 3 3 2 3 9 2 1 6 3 4 N M N ( b ) 钢 管约 束 混凝 土 图 5 承 载 力 计 算 值 与 试 验 值对 比 Fi g 5 Co mpa r i s o n o f Be a r i n g Ca pa c i t y Be t we e n Pr e d i c t e d Val ue s a nd Exp e r i m e nt a l Va l ue s 增长幅度变缓 ， 且 k 逐渐趋于 1 。 在工程常用范围( 一0 2 8 1 7 3 ) 内， 钢管的纵 向容许应力在 0 3 9 f y O 7 2 f 范围内， 而混凝土 的 纵 向抗 压强 度为 1 6 1 2 3 9 f 。可 见 ， 极 限状 态 下 的钢 管纵 向强 度 折 减程 度 较 大 ， 若 进 行 该 状 态 下 钢 管 约 束混 凝 土 。钢管 混 凝 土 钢 管 混凝 土 。 钢 管约 束 混凝 土t 图 6 k 。 ， k 与 关系 F i g 6 R e l a t i o n s B e t w e e n七 ， k a n d 的节点传力设计 ， 应采取增大板厚等措施 以避免钢 管过薄而发生纵 向屈曲破坏 。 5 结语 ( 1 ) 钢管混凝 土受轴压作用达到极限状态时 ， 钢 管与核 心 混凝 土均 处于 多 向应 力状 态 。可分 别考 虑 混 凝土 和 钢管纵 向承 载 力 ， 其 中三 向受 压 的混 凝 土 抗 压强 度得 到提 高 ， 而 塑 性 阶 段 的 钢管 纵 向强 度 受 到削弱 。随着钢管环 向应力 的增加 ， 其纵 向容许应 力不断降低 。 ( 2 ) 针对钢管混凝土轴压极限承载力公式 ， 引入 钢 管纵 向容许应 力折 减 系数 与混凝 土抗 压强 度提 高 系数 ， 且 给 出各 系 数 的 计算 方 法 。通 过 对 比分 析 可 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 6 建 筑科 学与 工程 学报 2 0 1 5年 知 ， 该计算方法所得值与试验值较为吻合 ， 有助于加 深对钢管与混凝土二者之间相互作用的认识 。 ( 3 ) 计 算发 现 ， 当钢 管混 凝土 套箍指 标在 工程 常 用范围内时， 钢管极 限纵 向容许 应力 为 0 3 9 f O 7 2 ， 应 在钢 管混凝 土结 构节点 设计 时给予 重视 。 参考文献： Re f e r e n c e s ： 1 蔡绍怀 现代钢管混凝土结构 M 北京 ： 人 民交通 出 版社 ， 2 0 0 3 CAI Sha o hu ai M o de r n S t e e l Tu be Co nf i n e d Co nc r e t e S t r u c t u r e s M B e i j i n g ： C h i n a C o mmu n i c a t i o n s P r e s s ， 2 0 03 2 韩林 海 钢 管 混 凝 土结 构 M 北 京 ： 科 学 出 版社 ， 2 0 00 HAN Li n ha i Con c r e t e Fi l l e d St e e l Tu bul a r St r u c t ur e M B e i j i n g ： S c i e n c e P r e s s ， 2 0 0 0 3 HA N L H， YA O G H I n f l u e n c e o f C o n c r e t e C o mp a c t i o n o n t h e S t r e n g t h o f C o n c r e t e = f i l l e d S t e e l RHS C o l u mn s J J o u r n a l o f C o n s t r u c t i o n a l S t e e l R e s e a r c h ， 2 0 0 3， 5 9 ( 6 ) ： 7 5 1 7 6 7 4 HAN L H， YA O G H E x p e r i me n t a l B e h a v i o u r o f Th i n - wa l l e d Ho l l o w S t r u c t u r a l S t e e l( HS S ) C o l u mn s F i l l e d wi t h S e 1 f _ c o n s 0 1 i d a t i n g C o n c r e t e( S C C) J Th i n - wa l l e d S t r u c t u r e s ， 2 0 0 4 ， 4 2 ( 9 ) ： 1 3 5 7 1 3 7 7 r 5 EL LOBODY E， YOUNG B， LAM DB e h a v i o u r o f No r ma l a n d Hi g h S t r e n g t h C o n c r e t e - f i l l e d C o mp a c t S t e e l T u b e C i r c u l a r S t u b C o l u mn s J J o u r n a l o f C o n s t r uc t i o na l St e e l Re s e a r c h， 20 06， 6 2( 7)： 70 6 - 7 1 5 6 s AK I N 0 K， T 0MI I M， WAT ANAB E K S u s t a i n i n g Lo a d Ca p a c i t y o f Pl a i n Conc r e t e S t u b Col umns by C i r c u l a r S t e e l Tu b e s C AS C C S P r o c e e d i n g o f t h e I n t e r n a t i o n a l S p e c i a l t y Co n f e r e n c e o n Co n c r e t e - f i l l e d S t e e l Tu b u l a r S t r u c t u r e s F u k u o k a ：AS C CS，1 9 8 5 ： 11 2 1 1 8 r 7 S AKI N0 K， HAYASHI HB e h a v io r s o f Co n c r e t e f i l l e d S t e e l Tu b u l a r Co l u mn s Un d e r C o n c e n t r i c Lo a d - i n g s C A S C C S P r o c e e d i n g s o f t h e T h i r d I n t e r n a t i ona l Co nf e r e nc e o n S t e e l 。c on c r e t e Co mp os i t e St r uc + t u r e s Fu k u o k a ： AS C CS， 1 9 9 1： 2 5 3 0 r 8 S AKI N0 K， NAKAHARA H， M0RI N0 S， e t a 1 Be h a v i o r o f Ce n t r a l l y L o a d e d Co n c r e t e - f i l l e d S t e e l t u b e S h o r t C o l u mn s J J o u r n a l o f S t r u c t u r a l E n g i n e e r i n g ， 2 00 4。 1 30( 2)： 18 0 1 8 8 9 刘永健 ， 刘君平 ， 池建军 钢管混凝 土界面抗 剪粘结滑 移力学性 能 试 验 J 广 西 大学 学 报 ： 自然 科 学 版 ， 2 O 1 O， 3 5 ( 1 ) ： 1 7 - 2 3 ， 2 9 L I U Yo n g j i a n，L I U J u n - p i n g， CHI J i a n - j u n S h e a r B o n d B e h a v i o r s a t I n t e r f a c e o f C o n c r e t e f i l l e d S t e e l Tu b e J J o u r n a l o f Gu a n g x i Un i v e r s i t y ： N a t u r a l S c i e n c e Ed i t i on， 2 01 0， 3 5( 1)： 1 7 - 23， 2 9 1 O 刘永健 ， 刘君平 ， 郭 永平 ， 等 钢管混 凝土 界面粘结 滑 移性 能 J 长安大学学 报 ： 自然科 学版 ， 2 0 0 7 ， 2 7 ( 2 ) ： 5 3 57 L I U Yo n g - j i a n， LI U J u n - p i n g， GUO Yo n g p i n g ， e t a 1 Bo nd s l i p M e c ha ni c s Be ha v i or s o f St r uc t ur e s Co nc r e t e F i l l e d S t e e l Tu b e s J J o u r n a l o f C h a n g a n Un i v e r s i t y： Na t u r a l S c i e n c e E d i t i o n， 2 0 0 7， 2 7 ( 2 )： 5 3 5 7 1 1 邓继华 ， 周福霖 ， 谭平 圆钢管混凝 土拱 空间极限荷 载计算方 法研 究 J 建筑 结构 学 报 ， 2 0 1 4 ， 3 5 ( 1 1 ) ： 2 8 35 DE NG J i h u a ，Z H0U Fu l i n， TAN P i n g S t u d y o n Me t h o d f o r C a l c u l a t i n g S p a t i a l Ul t i ma t e Lo a d o f Ci r c u l a r C F S T Ar c h J J o u r n a l o f B u i l d i n g S t r u c t u r e s ， 2 0 1 4 ， 3 5 ( 1 1 ) ： 2 8 - 3 5 r 1 2 HATZ I GE 0RG1 0U G DNu me r i c a l Mo d e l f o r t h e Be h a vi o r a n d Ca p a c i t y o f Ci r c u l a r CFT Co l umn s， Pa r t I： T h e o r y J E n g i n e e r i n g S t r u c t u r e s ， 2 0 0 8 ， 3 0 ( 6 ) ： 1 5 73 15 78 1 3 王玉银 ， 张素梅 圆钢管 高强混凝 土轴