1、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、延性好、耐疲勞、耐沖擊等優(yōu)越的力學(xué)性能，因而它在高層結(jié)構(gòu)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。但是目前的理論研究大都偏重于圓鋼管混凝土柱，對(duì)方鋼管混凝土柱的理論分析較少，設(shè)計(jì)計(jì)算方法還不成熟，因此，有必要對(duì)方鋼管混凝土柱的有限元模型和設(shè)計(jì)理論進(jìn)行研究。 本文在以往有關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上，采用有限元分析方法對(duì)方鋼管混凝土構(gòu)件在軸壓受力狀態(tài)下的工作機(jī)理進(jìn)行研究，并著重討論試驗(yàn)中難以測(cè)定的鋼管和核心混凝土縱向應(yīng)力-應(yīng)

2、變關(guān)系曲線(xiàn)，為工程上廣泛使用這種結(jié)構(gòu)提供理論依據(jù)。具體進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的工作: (1)建立方鋼管混凝土柱的三維非線(xiàn)性有限元分析模型，選取出適合的鋼管和核心混凝土本構(gòu)關(guān)系模型，其核心混凝土采用ABAQUS提供的塑性損傷模型，使用修正的Drucker-Prager屈服準(zhǔn)則和非相關(guān)流動(dòng)法則來(lái)描述混凝土在低圍壓下的脆性損傷及高圍壓下的塑性流動(dòng)兩種主要變形機(jī)制。鋼管采用ABAQUS提供的等向彈塑性模型，使用Von Mises屈服準(zhǔn)則和相

3、關(guān)流動(dòng)法則來(lái)描述其塑性變形；在模型中，考慮到鋼管與混凝土之間的粘結(jié)滑移作用，鋼管與混凝土界面法線(xiàn)方向的接觸采用硬接觸，即垂直于接觸面的壓力P可以完全地在界面間傳遞；鋼管與混凝土界面切向模型，使用庫(kù)侖摩擦模型，即界面可以傳遞剪應(yīng)力，直到剪應(yīng)力達(dá)到臨界值后界面之間產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)；此外，采用對(duì)試件施加初始缺陷的方法來(lái)考慮鋼管局部屈曲的影響，有限元計(jì)算時(shí)，假定鋼管的初始幾何缺陷呈半波分布。 (2)采用有限元法對(duì)鋼管混凝土構(gòu)件在軸向壓力狀態(tài)

4、下的受力進(jìn)行了全過(guò)程分析，分析了受力過(guò)程中鋼管混凝土的破壞模態(tài)，混凝土截面應(yīng)力分布規(guī)律，較為深入的揭示了鋼管混凝土構(gòu)件在軸壓受力狀態(tài)下的工作機(jī)理。并著重討論試驗(yàn)中難以測(cè)定的考慮鋼管約束效應(yīng)的混凝土縱向應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線(xiàn)和考慮內(nèi)部混凝土支撐作用時(shí)方鋼管的屈曲模態(tài)有所改變的鋼管縱向應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線(xiàn)。 (3)研究了單調(diào)加載時(shí)鋼管混凝土軸壓構(gòu)件核心混凝土的縱向應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線(xiàn)，分析混凝土強(qiáng)度，截面寬厚比對(duì)核心混凝土縱向應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)