【摘 要】
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钢管混凝土能充分发挥混凝土和钢材的优点,钢管能有效约束混凝土,其承载力高于钢管和混凝土的简单叠加,目前已广泛应用于实际工程中。但钢管长期暴露在自然环境中,由于钢材的金属化学属性,不可避免的会出现腐蚀现象,尤其是当结构的防腐层脱落或破损后,钢材暴露在空气中,极易发生腐蚀,腐蚀是影响钢管混凝土耐久性的重要因素。钢管混凝土钢管表面局部腐蚀的存在,会削弱钢管截面,改变截面形心位置,减弱钢管约束作用,导致钢
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目（51778185）
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钢管混凝土能充分发挥混凝土和钢材的优点,钢管能有效约束混凝土,其承载力高于钢管和混凝土的简单叠加,目前已广泛应用于实际工程中。但钢管长期暴露在自然环境中,由于钢材的金属化学属性,不可避免的会出现腐蚀现象,尤其是当结构的防腐层脱落或破损后,钢材暴露在空气中,极易发生腐蚀,腐蚀是影响钢管混凝土耐久性的重要因素。钢管混凝土钢管表面局部腐蚀的存在,会削弱钢管截面,改变截面形心位置,减弱钢管约束作用,导致钢管混凝土性能退化,甚至出现安全问题。为模拟局部腐蚀对钢管混凝土构件受力性能的影响,本文采用机械开设孔洞的方式模拟钢管局部腐蚀,对带有块状腐蚀或点蚀的方钢管混凝土轴压短柱进行试验研究和数值分析,主要内容如下:（1）完成16根块状腐蚀方钢管混凝土轴压短柱的试验,具体包括15根块状腐蚀方钢管混凝土轴压短柱,1根无腐蚀方钢管混凝土轴压短柱对比试件。研究腐蚀区域的纵向长度、横向宽度、深度、以及腐蚀形状和相对位置对方钢管混凝土轴压短柱力学性能的影响,结合构件的变形发展过程和破坏模式分析构件的受力机理。试验结果表明增大腐蚀区域的横向宽度,试件的初始刚度、承载力和延性均有一定程度的降低;增大腐蚀区域的纵向长度或深度,试件承载力和延性均降低。（2）完成10根点蚀方钢管混凝土轴压短柱的试验,具体包括9根点蚀方钢管混凝土轴压短柱和1根无腐蚀方钢管混凝土轴压短柱对比试件。研究钢管体积损失率、蚀坑径深比和分布方式对方钢管混凝土轴压短柱力学性能的影响,试验中监测关键部位的应变和变形,分析构件的破坏模式和受力机理。研究结果表明增大钢管体积损失率,试件的承载力有较明显的降低;相同体积损失率下,蚀坑分布方式会影响试件承载力。（3）采用ABAQUS有限元软件建立带有局部腐蚀的钢管混凝土数值分析模型,并将计算结果与试验的破坏模式和轴向荷载-位移曲线进行对比,验证有限元模型的合理性。在此基础上进行构件的参数分析,探讨腐蚀区域几何尺寸、形状和相对位置对块状腐蚀方钢管混凝土轴压短柱承载力的影响规律;分析钢管体积损失率和蚀坑径深比对点蚀方钢管混凝土轴压短柱承载力的影响规律;分析混凝土强度、钢材屈服强度和含钢率等材料参数对局部腐蚀方钢管混凝土轴压短柱承载力的影响规律。基于已有钢管混凝土设计方法,提出考虑局部腐蚀的方钢管混凝土轴压短柱承载力计算公式。
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