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型钢混凝土柱在单调荷载作用下的受扭性能试验研究
引言
型钢混凝土柱是一种新颖的构造形式，其通过使用钢管作为混凝土柱的外包层，以提高混凝土柱的强度和耐久性。然而，在实际工程中，型钢混凝土柱的受扭性能常常受到忽视。因此，对型钢混凝土柱的受扭行为进行深入研究，对于其在设计和施工中的应用具有重要意义。
本文通过单调荷载试验研究了型钢混凝土柱在扭矩作用下的受力性能，包括扭矩-扭角曲线、极限扭矩、极限扭角、极限变形等指标。试验结果表明，型钢混凝土柱的受扭性能与其混凝土强度、型钢参数和轴向荷载等因素密切相关。
试验方法
试验采用了4根直径为150mm、长度为700mm的型钢混凝土柱，其中钢管的尺寸为60×3mm，混凝土的强度等级为C50，型钢的抗拉强度为400MPa。试验采用单调荷载方式，并通过两端的钢板连接机构施加弯矩，并在试验过程中测量扭矩和扭角。试验采用数字式测力仪和位移传感器进行数据采集，并通过计算得到柱的扭矩-扭角曲线和极限扭矩、极限扭角、极限变形等指标。
试验结果与分析
试验结果表明，型钢混凝土柱在扭矩作用下呈现强烈的非线性行为。扭矩-扭角曲线逐渐升高，然后出现一个明显的平台段，接着进入继续上升的阶段，当扭角达到一定值时，柱开始发生局部破坏并失去稳定性，扭矩急剧下降，标志着柱的破坏。
极限扭矩与型钢参数、混凝土强度等因素密切相关。随着型钢尺寸的增大，柱的极限扭矩也随之提高。同时，混凝土强度越高，柱的极限扭矩也越大。此外，轴向荷载还会对极限扭矩产生影响。当轴向荷载增加时，柱的极限扭矩会降低，这是由于轴向拉应力的出现导致的。
极限扭角和极限变形是确定柱破坏时最重要的指标。试验结果表明，随着轴向荷载的增加，柱的极限扭角和极限变形逐渐减小。这是由于在轴向荷载的作用下，柱会出现弯曲和剪切的复合变形，最终导致柱失去稳定性。
结论
本文通过单调荷载试验研究了型钢混凝土柱在扭矩作用下的受力性能。试验结果表明，当型钢混凝土柱受到扭矩作用时，呈现出强烈的非线性行为，扭矩-扭角曲线呈现出“升高-平台-上升-下降”的典型特征。柱的极限扭矩与型钢参数、混凝土强度和轴向荷载等因素密切相关。轴向荷载的增加会导致柱的极限扭矩、极限扭角和极限变形减小。因此，在工程设计和施工中，必须充分考虑型钢混凝土柱的受扭性能，以确保其安全可靠的使用。