摘要：针对高寒环境温度对钢管约束混凝土结构力学行为影响显著的问题,结合热力学理论和极限平衡理论,建立考虑环境温度的钢管约束混凝土短柱承载力理论计算方法,提出“温度附加套箍效应”的概念,并通过开展不同环境温度下的26个钢管约束混凝土短柱轴压性能试验,验证了所提理论计算方法的准确性,通过解析法系统揭示环境温度对钢管约束混凝土轴压承载力的影响机理。结果表明:本文理论计算值与试验值平均偏差仅2.0%,标准差为0.06,具有较高的准确性和可靠性;温度附加套箍效应对钢管约束混凝土轴压承载力影响显著,环境温度为-40℃时,温度附加套箍效应对承载力的影响可达到温度附加承载力的34.1%;温度附加套箍效应受环境温度与常温的温差、材料温变弹性模量、泊松比、线膨胀系数及构件径厚比等受多因素综合影响,基于本文理论对量化环境温度对钢管约束混凝土承载力的影响提供了理论依据。高寒地区钢管约束混凝土结构设计中,应综合考虑温度附加套箍效应和温致材料特性变异对结构力学行为的影响。

摘要：为研究不同环境温度下钢管约束混凝土(steel tube confined concrete,STCC)柱的抗震性能,开展了9根不同温度工况下的STCC柱拟静力试验,分析各试件在不同温度下的试验现象及破坏形态,揭示环境温度对STCC柱抗震性能的影响机理。针对现行STCC骨架曲线模型计算方法中未考虑环境影响的不足,基于试验和有限元计算结果,提出了考虑环境温度影响的STCC理论骨架曲线特征点温度修正计算公式。结果表明:环境温度变化引起的STCC材料变异和温度附加套箍效应对试件水平承载力和延性影响显著,环境高温(60℃)会使核心混凝土强度降低,且在钢-混凝土界面易发生脱粘脱空,导致试件承载力和延性分别下降9.4%、12.2%;低温(-40℃)工况下,由于核心混凝土强度提高,同时外壁钢管对核心混凝土的约束作用加强,使试件承载力提升18.7%,但其延性最大降低47.2%,对抗震产生不利影响;所提考虑环境温度影响的STCC理论骨架曲线具有较好的可靠性和精度,可为高寒大温差地区该类型结构的抗震设计提供必要理论依据。