科研速览│皇冠博彩网址魏洋教授课题组在《Engineering Structures》发表内置竹材的钢管超高性能混凝土组合柱研究成果

发布时间：2026-07-25访问次数：10

近日，皇冠博彩网址魏洋教授课题组在土木工程领域国际著名期刊《Engineering Structures》（Top期刊，IF=7.6）上发表了题为“A unified stress-strain model for UHPC filled square steel tube with built-in circular or square bamboo scrimber”的研究论文。该成果以南京林业大学为第一完成单位，魏洋教授为通讯作者，博士生韦宝幸为第一作者，并获国家自然科学基金项目资助。

内置竹材的钢管超高性能混凝土组合柱，是将圆形或方形重组竹芯材与超高性能混凝土（UHPC）共同填充于方钢管内，由钢管、UHPC与重组竹协同受力形成的一种新型组合结构。该结构充分发挥钢管的约束作用、UHPC的高强性能以及重组竹高强轻质、绿色可再生的多种材料优势，具有承载力高、延性良好、强重比优越和绿色低碳等特点。在轴压加载过程中，三种材料共同承担荷载；随着UHPC的开裂、压碎，其承载作用不断减弱，荷载逐步向竹材转移。与此同时，竹材受压产生的横向膨胀进一步激活钢管约束，使构件在峰后阶段仍能保持较高的残余承载力和变形能力。由于竹材比例、含钢率及竹材截面形状共同影响各个材料间的荷载传递与约束效率，组合柱的刚度演化、峰后软化及残余承载行为呈现出显著的非线性特征。

论文基于前期完成的84个轴压试件数据，其中包括42个内置圆形竹材试件和42个内置方形竹材试件，对试验荷载-变形数据进行统一处理，建立了构件层面的全过程名义应力-应变曲线，并系统分析了竹材比例、含钢率及竹材截面形状对轴压性能的影响。根据应力-应变曲线特征的不同，构件的应力-应变响应表现为三种类型：低竹材比例下由UHPC主导、峰后应力快速下降的Ⅰ型脆性响应；中等竹材比例下UHPC与竹材发生承载转换、峰后下降趋缓或部分恢复的Ⅱ型过渡响应；以及高竹材比例下由钢管约束竹材主导、呈现稳定平台或持续强化的Ⅲ型响应，从而揭示了构件由脆性向延性逐步转变的受力机制。

论文研究综合考虑了钢管有效约束、UHPC与竹材的刚度差异，以及圆形和方形竹材的截面约束特征，建立了峰值点、过渡点和极限点的应力与应变预测公式，并进一步提出由修正抛物线弹塑性上升段、多项式峰后下降段和线性残余承载段组成的三阶段全过程应力-应变模型。该研究形成了涵盖试验数据处理、曲线分类、受力机制分析、关键点预测以及模型构建与验证的完整研究体系，实现了内置圆形和方形竹材的组合柱全过程应力-应变响应的统一描述。所建立的模型弥补了既有方法难以反映峰后退化和残余承载行为的不足，可为该类型结构非线性分析、延性评价及工程设计提供参考支撑。