冷彎薄壁C型鋼部分外包混凝土組合短柱（PEC短柱）受力機(jī)理及力學(xué)性能研究

冷彎薄壁C型鋼部分外包混凝土組合短柱（PEC短柱）受力機(jī)理及力學(xué)性能研究冷彎薄壁C型鋼部分外包混凝土組合短柱（PEC短柱）受力機(jī)理及力學(xué)性能研究

摘要：近年來，冷彎薄壁C型鋼加固混凝土結(jié)構(gòu)在建筑領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本文以冷彎薄壁C型鋼部分外包混凝土組合短柱（PEC短柱）為研究對(duì)象，通過力學(xué)試驗(yàn)、數(shù)值計(jì)算等方法，探究了其受力機(jī)理及力學(xué)性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，PEC短柱具有良好的承載能力和變形性能，能夠滿足工程實(shí)際要求。研究結(jié)論可為PEC短柱的設(shè)計(jì)與應(yīng)用提供指導(dǎo)。

一、引言

冷彎薄壁C型鋼作為一種新型輕型鋼材，在建筑工程中具有重要的應(yīng)用潛力。其形狀獨(dú)特、重量輕、成本低廉等特點(diǎn)，使其成為替代傳統(tǒng)鋼材和混凝土材料的理想選擇。然而，由于其截面特殊，冷彎薄壁C型鋼存在著局部強(qiáng)度不足的問題，進(jìn)一步研究鋼材的受力機(jī)理及力學(xué)性能對(duì)其合理應(yīng)用具有重要意義。

二、試驗(yàn)方法

2.1試件制備

本次試驗(yàn)制備了20個(gè)PEC短柱試件，它們的幾何參數(shù)和材料參數(shù)均符合設(shè)計(jì)要求。在試件制備過程中，合理控制混凝土的配比、攪拌和澆注工藝，以確保PEC短柱內(nèi)外層混凝土之間的粘結(jié)性能。

2.2受力試驗(yàn)

采用靜力加載試驗(yàn)方法，對(duì)20個(gè)PEC短柱進(jìn)行了斷面受力性能試驗(yàn)。試驗(yàn)過程中，實(shí)時(shí)記錄PEC短柱的變形情況和承載荷載，以獲得其力學(xué)性能指標(biāo)。

三、試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1受力機(jī)理

實(shí)驗(yàn)中觀察到PEC短柱的受力機(jī)理主要有以下幾個(gè)方面：第一，薄壁C型鋼的末段屈曲導(dǎo)致彎曲破壞；第二，混凝土的固結(jié)作用能夠提高PEC短柱的整體強(qiáng)度和剛度。第三，混凝土外包層分散鋼材受力，并將外部荷載傳遞到內(nèi)部薄壁C型鋼。

3.2力學(xué)性能

試驗(yàn)結(jié)果顯示PEC短柱在受力過程中具有良好的力學(xué)性能。首先，PEC短柱的承載能力較高，能夠滿足大部分建筑工程的需求。其次，PEC短柱的變形性能較好，局部彎曲導(dǎo)致的整體變形較小，使其在地震等自然災(zāi)害中具有較好的抗震性能。

四、數(shù)值計(jì)算與模擬

為了更好地理解PEC短柱的受力特性，采用數(shù)值計(jì)算和模擬方法進(jìn)行分析。通過有限元軟件對(duì)PEC短柱進(jìn)行力學(xué)性能模擬，得到與實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為吻合的數(shù)值解。數(shù)值模擬結(jié)果驗(yàn)證了試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，并為進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。

五、結(jié)論與展望

本文通過力學(xué)試驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算，研究了冷彎薄壁C型鋼部分外包混凝土組合短柱（PEC短柱）的受力機(jī)理及力學(xué)性能。試驗(yàn)結(jié)果表明PEC短柱具有良好的承載能力和變形性能，能夠滿足工程實(shí)際要求。數(shù)值模擬結(jié)果驗(yàn)證了試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，為優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了指導(dǎo)思路。未來，應(yīng)繼續(xù)深入研究PEC短柱的受力機(jī)理和力學(xué)性能，在實(shí)際工程中進(jìn)一步推廣綜上所述，本文通過力學(xué)試驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算研究了冷彎薄壁C型鋼部分外包混凝土組合短柱（PEC短柱）的受力機(jī)理和力學(xué)性能。試驗(yàn)結(jié)果表明PEC短柱具有較高的承載能力和良好的變形性能，能夠滿足建筑工程實(shí)際需求，并具備較好的抗震性能。數(shù)值模擬結(jié)果驗(yàn)證了試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，并為進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了指導(dǎo)思路。未來的研究應(yīng)該進(jìn)一步深入探究PEC