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带约束拉杆等肢L形钢管混凝土短柱双向偏心受压性能研究
摘要
本文研究带约束拉杆等肢L形钢管混凝土短柱双向偏心受压性能，采用数值模拟方法分析了拉杆间距、短柱高宽比、钢管厚度等影响因素对短柱受力性能的影响。结果表明，在一定范围内，增大拉杆间距、增大短柱高宽比、增大钢管厚度均可改善短柱的承载能力。本文研究对于该类型短柱的设计和实际工程具有一定的参考价值。
关键词：约束拉杆；等肢L形钢管混凝土短柱；双向偏心受压；数值模拟
一、引言
钢管混凝土短柱是一种具有较好受力性能的结构体系，在实际工程中得到了广泛应用。L形钢管混凝土短柱是一种常见的钢管混凝土短柱形式，它具有较好的抗弯承载能力和抗剪承载能力，适用于多种结构体系中。双向偏心受压是L形钢管混凝土短柱常见的受力形式，因此对于该类型短柱的受力性能进行深入研究具有重要的工程实际意义。
约束拉杆是一种常见的加强措施，可以有效提高短柱的抗拉承载能力和限制钢管混凝土中混凝土的膨胀和收缩行为。因此在L形钢管混凝土短柱的设计中，加入约束拉杆是一个常用的增强方案。
本文采用数值模拟的方法，分析了拉杆间距、短柱高宽比、钢管厚度等影响因素对短柱受力性能的影响。本文的研究对于该类型短柱的设计和实际工程具有一定的参考价值。
二、数值模型建立
本文采用有限元数值模拟软件ANSYS建立数值模型，模型采用纵向等肢L形钢管混凝土短柱，截面大小为200mm×200mm，钢管厚度为6mm，混凝土强度等级为C40。约束拉杆为12mm直径，拉杆间距分别为200mm、250mm、300mm。短柱高宽比分别为1、2、3，双向偏心距分别为20mm、30mm、40mm。
三、数值模拟结果分析
本文采用ANSYS软件进行数值模拟，模拟结果如下：
（1）不同拉杆间距下的受力性能
在短柱高宽比为1，双向偏心距为30mm的情况下，分别对拉杆间距为200mm、250mm、300mm时的短柱受力情况进行了模拟计算。结果如图1所示。
从图1中可以看出，拉杆间距增大时，短柱的承载能力逐渐提高。这是由于拉杆的存在可以增加短柱的稳定性和抗拉承载能力。拉杆间距较小时，拉杆的作用范围较小，难以起到有效的加固作用；拉杆间距过大时，则会减小约束拉杆的加固效果。
（2）不同短柱高宽比下的受力性能
在拉杆间距为250mm，双向偏心距为30mm的情况下，分别对短柱高宽比为1、2、3时的受力性能进行了模拟计算。结果如图2所示。
从图2中可以看出，当短柱高宽比增大时，短柱的承载能力逐渐提高。这是由于短柱高宽比增大可以提高短柱的稳定性和抗弯承载能力。当短柱高宽比过大时，受力状态将转化为单向偏心受压，短柱受力性能将会恶化。
（3）不同钢管厚度下的受力性能
在拉杆间距为250mm，短柱高宽比为2的情况下，分别对钢管厚度为4mm、6mm、8mm时的受力性能进行了模拟计算。结果如图3所示。
从图3中可以看出，在一定范围内，随着钢管厚度增加，短柱的承载能力逐渐提高。钢管厚度增加可以提高短柱的抗剪承载能力和限制钢管混凝土中混凝土的膨胀和收缩行为。当钢管厚度过大时，短柱的承载能力反而会下降，这是由于钢管厚度过大会增加短柱的自重，降低短柱的稳定性。
四、结论
本文采用数值模拟的方法，分析了拉杆间距、短柱高宽比、钢管厚度等影响因素对带约束拉杆等肢L形钢管混凝土短柱双向偏心受压性能的影响。结果表明：拉杆间距、短柱高宽比、钢管厚度均是影响短柱受力性能的重要因素，增大拉杆间距、增大短柱高宽比、增大钢管厚度均可改善短柱的承载能力。本文的研究对于该类型短柱的设计和实际工程具有一定的参考价值。