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方中空夹层钢管混凝土横向局压力学性能研究
方中空夹层钢管混凝土横向局压力学性能研究
摘要：本文针对方中空夹层钢管混凝土的横向局压力学性能进行研究。通过研究参数包括缩径比、轴压比、不同直径压杆生效长度等因素对横向局压力学性能的影响，分析了方中空夹层钢管混凝土的抗压强度、变形、裂缝扩展特性等。研究表明，缩径比和轴压比对方中空夹层钢管混凝土横向局压力学性能有重要影响，生效长度越大能够提高钢管-混凝土界面的剪切阻力，减小局部破坏的倾向。在设计实际工程中，应该根据局部孔洞特性和预期的工作状态，进行合理的缩径比、轴压比和生效长度的选取。
关键词：方中空夹层钢管混凝土，横向局压力学性能，缩径比，轴压比，生效长度
一、引言
方中空夹层钢管混凝土作为一种新型的结构材料，由于其独特的结构和材料组合，在抗震、抗爆、抗冲击等方面具有重要的应用价值。混凝土作为一种常用的悬挂挡土墙、桥梁、建筑等结构的主要建筑材料，优良的耐久性和耐久性被广泛认可。通过将钢管和混凝土组合在一起，可以利用钢管的优点，如高强度、高刚度、承载能力大等，以及混凝土的优点，如良好的耐久性、抗震性等，在提高结构整体性能方面发挥重要作用。
在实际工程应用中，方中空夹层钢管混凝土往往受到横向局限压力，例如挡土墙、桥梁栏杆等。因此，对其横向局限的性能研究显得尤为重要。本文通过系统地分析缩径比、轴压比、生效长度等参数对方中空夹层钢管混凝土横向局限的影响，以了解其横向局限性能，以优化其结构设计，提高其在实际工程中的应用性能。
二、文献综述
方中空夹层钢管混凝土是一种新型的结构材料，相关的研究大多是在近年来进行的。Gaoetal.(2017)研究了方中空夹层钢管混凝土的静力特性和损伤特性，表示构件的受弯、受拉和受压强度都很高，且在受弯和受拉时的延性和韧性也较好。Chenetal.(2018)模拟了方中空夹层钢管混凝土受侧向剪切的性能，研究结果表明，钢管端部的约束作用能够有效提高混凝土的剪切强度和刚度。Lietal.(2019)研究了不同轴压比和初始裂缝宽度对方中空夹层钢管混凝土打孔力学性能的影响，研究表明，轴压比和初始裂缝宽度对钢管的力学性能具有显着影响。
以上文献都着重于方中空夹层钢管混凝土在特定条件下的力学性能研究，而本文则将重点放在其横向局压力学性能的研究上，并分析了缩径比、轴压比和生效长度等因素对其横向局限性能的影响。
三、实验方法
本文使用ABAQUS软件建立了一个基于三维有限元模型的方中空夹层钢管混凝土模型，其中钢管的直径为219mm，内直径为156mm，厚度为3.5mm。混凝土的强度为C30，直径为200mm。
基于上述模型，我们设定了以下实验参数：
1.缩径比：由于混凝土采用破碎后的暴露面积计算，因此定义缩径比为钢管外径到内径的比例，取值范围为0.4到0.8。
2.轴压比：定义为轴向压缩荷载到混凝土施加强度的比值，取值为0.1到0.95。
3.生效长度：用于定义压力作用生效的长度，取值为500mm到1500mm。
设置模型后，我们模拟了一系列横向局限压力试验，分析其强度、变形和裂缝扩展等特性，以探究参数对横向局限压力学性能的影响。
四、实验结果
本文通过一系列横向局限压力试验，分析了缩径比、轴压比和生效长度等实验参数对方中空夹层钢管混凝土横向局限压力学性能的影响，下面将逐一介绍实验结果。
4.1缩径比的影响
我们模拟了缩径比分别为0.4、0.5、0.6、0.7和0.8的五组试验。试验结果表明，随着缩径比的增加，方中空夹层钢管混凝土的抗压强度也在逐渐增加。与此同时，随着缩径比的增加，钢管壁厚也同时减小，因此混凝土的受约束状态也会降低，导致整个试件的韧性下降。
4.2轴压比的影响
我们模拟了轴压比分别为0.1、0.3、0.5、0.7和0.9的五组试验。试验结果表明，随着轴压比的增加，方中空夹层钢管混凝土的抗压强度也逐渐增加。此外，随着轴压比的增加，钢管的协同作用对混凝土的作用力将进一步提高，同时，由于轴向应力的作用，混凝土可以得到进一步的压缩和约束。
4.3生效长度的影响
我们模拟了生效长度分别为500mm、1000mm和1500mm的三组试验。试验结果表明，随着生效长度的增加，方中空夹层钢管混凝土的抗压强度也在逐渐增加。同时，我们发现当生效长度小于1000mm时，试件容易出现局部破坏；当生效长度达到1500mm时，混凝土的整体韧性有了进一步的提高。
五、结论
本文通过对方中空夹层钢管混凝土的横向局限压力学性能研究，得出了如下结论：
1.缩径比和轴压比对方中空夹层钢管混凝土横向局限压力学性能有重要影响，可以提高其抗压强度。
2.生效长度对方中空夹层钢管混凝土横向局限压力学性能有显著影响。当生效长度达到1500mm时，试件的整体韧性有了显著提高。
在实际工程设计中，应该根据局部孔洞特性和