[发明专利]一种受内部局部侧压力的钢管柱轴压试验装置及试验方法

说明书

本发明公开一种受内部局部侧压力的钢管柱轴压试验装置及试验方法，包括局部加压组件、钢管柱、区域分隔支撑组件、加载组件、底板、盖板和填充囊；钢管柱和区域分隔支撑组件的底部均与底板连接，区域分隔支撑组件位于钢管柱内，区域分隔支撑组件抵接钢管柱内壁的中部区域，且将钢管柱内的空间分隔成多个边缘区域，每个边缘区域内放置填充囊，钢管柱的顶部与盖板连接，盖板的顶面与加载组件连接，外部轴向加载装置对加载组件施加轴向力，加载组件和盖板分别对应设有注入孔，注入管通过注入孔连通填充囊，局部加压组件与注入管连接，局部加压组件将填充物通过注入管注入填充囊内，使填充囊膨胀抵接钢管柱内的边缘区域，用以为钢管柱提供侧压力。

技术领域

本发明涉及钢管柱屈曲性能试验技术领域，特别涉及一种受内部局部侧压力的钢管柱轴压试验装置及试验方法。

背景技术

近些年来，由于钢-混凝土组合结构优越的力学性能和地震耗能能力，被大量应用于高层和超高层建筑当中。典型的构件形式有钢管混凝土柱、钢板混凝土组合剪力墙等，其中钢管混凝土柱在工程中的应用最广泛。国内外学者对各种截面形式的钢管混凝土柱的承载力都做了相应的理论以及试验研究。如今，高强钢材以及高强混凝土也开始应用于钢管混凝土结构当中。然而，高强度材料的出现必然会带来构件截面大小的变化，如钢管壁厚减小，宽度增加等。这些改变使得钢管混凝土外侧钢板的宽厚比也越来越大，钢板局部屈曲的问题也越来越凸显，开始受到工程人员的重视。在工程经济性方面，钢-混凝土组合构件在设计过程中一般都要求钢材及混凝土两种材料的力学性能都能得到充分发挥，钢材要能充分利用其屈服强度。在结构安全性方面，钢板局部屈曲问题的出现会导致构件提前发生破坏甚至整体失效，造成无法挽回的损失和灾难。因此，在工程经济性与结构安全性两方面要求的背景下，对组合结构钢板局部屈曲问题的研究显得十分必要。对钢板局部屈曲特性与屈曲模态进行深入研究，并采取针对性措施避免或延迟钢板局部屈曲的发生，这不仅能产生良好的经济效益，且对于推动钢-混凝土组合结构以及薄壁钢结构在工程中的发展应用也具有重要意义。

如今，国内外学者都开始对钢管混凝土柱中钢板的局部屈曲性能进行研究，主要研究方式局限在理论研究以及有限元数值研究两大方面，取得了一定的研究成果。然而，在现存的这些研究中，基本都局限在理论阶段，缺乏试验研究结果进行论证。研究人员提出的理论模型和数值模型无法和试验数据进行校核，理论研究无法进一步完善。原因在于，国内外都缺乏针对钢管混凝土以及钢板局部屈曲性能进行研究的专门实验装置，这一问题导致研究者对钢管局部屈曲性能进行研究时，难以开展相关试验研究，无法得到充足的变参数试验结果对理论进行支撑和改进，直接制约了钢-混凝土组合结构以及钢结构局部屈曲性能的研究进程。

因此，对钢管混凝土钢板局部屈曲性能的试验装置进行针对性开发，是非常有必要的。研究发现，钢管混凝土外侧钢管受到内填混凝土的侧向挤压作用在横向是不均匀的，边缘区域钢管受到混凝土的侧向挤压力较大，中部受到的侧向挤压力较小，且不同宽厚比、钢材强度、混凝土强度对钢管的挤压作用也不同，钢管局部屈曲性能受到侧向力的影响也不同。故装置需要能够模拟钢管混凝土中内填混凝土对外包钢管壁的不均匀侧向挤压作用，角部侧向压力大，中部侧向压力小。侧向压力的范围以及大小需要具备可调节功能，以研究不同区域内受到局部侧向压力作用的钢板的局部屈曲过程以及不同大小的侧向压力对钢板局部屈曲性能的影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种受内部局部侧压力的钢管柱轴压试验装置，可以模拟钢管柱中内填混凝土对钢管柱的不均匀侧向挤压作用。

本发明的另一目的在于，提供一种上述受内部局部侧压力的钢管柱轴压试验装置的试验方法。

本发明的技术方案为：一种受内部局部侧压力的钢管柱轴压试验装置，包括局部加压组件、钢管柱、区域分隔支撑组件、加载组件、底板、盖板、填充囊和注入管；