【摘 要】
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由于钢管混凝土CFST结构具有承载力高、塑性和韧性好、制作和施工方便的特点,因而广泛应用于超高、大空间等结构。哑铃形是工程中常有的截面形式,并广泛的用于桥梁结构。哑铃形CFST平面内承载力较高,其平面外的稳定问题比较突出。目前对钢管混凝土结构的研究主要集中在轴压、偏压和纯弯的受力状态,很少有弯扭屈曲的研究。为了使哑铃形钢管混凝土构件在实际工程中得到方便的计算和使用,本文在张文福教授“板-梁理论”的
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由于钢管混凝土CFST结构具有承载力高、塑性和韧性好、制作和施工方便的特点,因而广泛应用于超高、大空间等结构。哑铃形是工程中常有的截面形式,并广泛的用于桥梁结构。哑铃形CFST平面内承载力较高,其平面外的稳定问题比较突出。目前对钢管混凝土结构的研究主要集中在轴压、偏压和纯弯的受力状态,很少有弯扭屈曲的研究。为了使哑铃形钢管混凝土构件在实际工程中得到方便的计算和使用,本文在张文福教授“板-梁理论”的基础上,对单腹板哑铃形截面、双腹板哑铃形截面、实腹式哑铃形截面的梁、柱、拱的弯扭屈曲进行了理论分析和研究。利用有限元软件ANSYS建立多个不同的模型,对理论解进行验证。本文的主要研究内容有:（1）基于“板-梁理论”,对单一材料的矩形截面的梁、柱、拱在纯弯和纯压作用下的平面外屈曲进行了理论分析和研究。得到了单一材料矩形截面拱弯扭屈曲的总应变能,在此基础上求解了截面的抗弯刚度、自由扭转刚度和约束扭转刚度的计算公式。建立了8根单一材料的矩形截面拱的有限元模型,利用拱弯扭屈曲临界荷载公式与有限元解对比验证了板-梁理论的正确性。（2）基于“板-梁理论”,分别对单腹板、双腹板、实腹式哑铃形截面钢管混凝土梁、柱进行了理论分析和研究。对于双腹板哑铃形截面,板件的平面内弯曲变形满足Timoshenko梁理论,计算其剪切变形的影响,对于单腹板和实腹式哑铃形截面满足Euler梁理论,不考虑平面内弯曲剪切变形的影响,得到了哑铃形截面钢管混凝土梁和柱的抗弯刚度、自由扭转刚度、约束扭转刚度的计算公式。分别建立了8根钢管混凝土梁和柱的有限元模型,利用有限元软件验证其在纯弯和轴压作用下的平面外屈曲荷载。（3）计算了哑铃形截面拱在纯弯和轴压作用下的屈曲临界荷载。使用有限元软件ANSYS分别建立三种不同截面的8根不同尺寸的拱模型,使用有限元对其理论解进行了验证。
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