钢管混凝土柱的非线性变形及受力性能研究

首先选取了方钢管混凝土柱与圆钢管混凝土柱试验数据各3组,基于有限元理论,应用ADINA软件对钢管混凝土柱进行数值模拟,并将模拟结果与试验值进行比较。结果表明,模拟的荷载位移曲线与试验滞回曲线的骨架曲线吻合较好。基于以上结果,利用ADINA软件模拟了钢材参数、混凝土物理参数、柱高、轴压比、长细比、钢管与混凝土截面积均相同的方、圆钢管混凝土柱,对比分析了两种形式截面的钢管混凝土柱的变形及受力情况,结果表明,相同条件下,圆钢管混凝土柱的变形性能优于方钢管混凝土柱;圆钢管混凝土柱表面受力较大,表面易出现应力集中情况。     

锈蚀圆钢管混凝土短柱轴压承载力研究

运用ABAQUS有限元软件建立了模拟酸雨溶液腐蚀后圆钢管混凝土轴压短柱有限元模型,为模拟钢管锈蚀损伤,在钢材和混凝土的本构关系模型中考虑了锈蚀对钢材的弹性模量和屈服强度的影响,有限元计算结果与试验结果吻合较好,验证了有限元模型的有效性。运用该有限元模型,通过典型算例对锈蚀圆钢管混凝土短柱进行了轴压全过程分析,比较了不同锈蚀率下圆钢管混凝土短柱荷载-轴向位移关系曲线、外钢管承担的荷载-轴向位移关系曲线、核心混凝土承担的荷载-轴向位移关系曲线以及外钢管与核心混凝土之间的相互作用力-位移关系曲线的变化规律。最后对锈蚀圆钢管混凝土轴压短柱进行了参数分析,讨论了含钢率、钢材屈服强度、混凝土强度和锈蚀率等参数对圆钢管混凝土短柱极限承载力的影响,并由此导出了酸雨腐蚀后圆钢管混凝土短柱极限承载力简化计算公式。     

圆钢管再生混凝土柱恢复力模型研究

为研究圆钢管再生混凝土柱的恢复力模型,以再生粗骨料取代率、含钢率、长细比和轴压比为变化参数,对10个试件进行拟静力试验。实测试件的滞回曲线,综合采用了固定点、位移幅值荷载突降、软化点曲线等多种特殊处理手段,在试验实测的滞回曲线的基础之上,结合本文建立的骨架曲线模型和卸载刚度两要素,建立了低周反复荷载作用下圆钢管再生混凝土柱试件的恢复力模型。研究结果表明:试件的滞回曲线饱满度良好,滞回曲线的形状从前期到后期发生了较大的变化,骨架曲线的下降段平缓延伸,试件延性较好,变形性能较强。建立的三折线恢复力模型精度良好,建议可用于圆钢管再生混凝土构件的弹塑性地震反应分析之中。     

低周反复荷载作用下N型圆钢管相贯节点滞回性能研究

N型圆钢管相贯节点是钢管结构中常用的节点形式。为了研究不同几何参数对N型圆钢管相贯节点滞回性能的影响,针对不同的几何参数,支、主管直径比β,主管厚径比γ,两支管间隙比,两支管间的夹角,建立模型进行有限元分析,得到几何参数取不同值时,节点在低周反复荷载作用下的滞回曲线、骨架曲线。通过有限元结果的对比与分析,得到不同几何参数对N型圆钢管相贯节点滞回性能的影响。     

圆钢管型钢再生混凝土短柱轴压性能有限元分析

在5个圆钢管型钢再生混凝土组合短柱试验的基础上,利用有限元软件ABAQUS建立了圆钢管型钢再生混凝土短柱的静力计算模型。通过选取合理的材料本构,计算得出构件的荷载-位移曲线、割线刚度、承载力、延性系数、耗能、损伤,并与试验结果进行了对比,结果表明两者吻合较好。在对比验证的基础上进行有限元模型的应力、荷载分配曲线以及参数分析,研究型钢配钢率、核心再生混凝土强度对圆钢管型钢再生混凝土短柱承载力的影响。模拟结果表明,构件承载力随着型钢配钢率、核心再生混凝土强度的提高而提高。表明该组合结构具有较好的承载性能。     

装配式圆钢管约束混凝土桥墩抗震试验及计算方法研究

为研究混合接头(钢管剪力键与灌浆套筒组合)连接的装配式圆钢管约束混凝土桥墩恢复力模型，对其开展拟静力试验研究和受力机理分析，建立经试验验证的ABAQUS有限元模型，同时拓展参数分析。在此基础上，借鉴圆钢管约束钢筋混凝土柱的骨架曲线计算模型，采用回归分析法，提出了混合接头连接的装配式圆钢管约束混凝土桥墩骨架曲线特征值计算方法。研究结果表明：与常规灌浆套筒连接的装配式圆钢管约束混凝土桥墩相比，采用混合接头连接的装配式圆钢管约束混凝土桥墩表现出优越的抗震性能；轴压比、长细比、约束系数和材料参数是影响装配式圆钢管约束混凝土桥墩抗震性能的重要参数；骨架曲线特征值计算方法与有限元分析结果吻合良好，两者比值的均值为0.97～1.05,均方差为0.062～0.072,计算结果可靠。结合骨架曲线计算模型，推导了混合接头连接的装配式圆钢管约束混凝土桥墩恢复力模型，与试验曲线相比，二者吻合较好，并得到工程实例验证。     

往复荷载作用下外方内圆复合钢管混凝土柱工作机理研究

为研究往复荷载作用下外方内圆复合钢管混凝土柱的工作机理,建立了外方内圆复合钢管混凝土柱的有限元模型并进行计算分析,将计算结果与试验结果进行比较。在此基础上,分析了混凝土损伤设置与否的影响,比较了复合钢管混凝土柱、中空夹层钢管混凝土柱、普通钢管混凝土柱、空钢管柱的滞回性能,包括滞回曲线、骨架曲线、延性、刚度和耗能等,分析了不同阶段混凝土的应力状态。研究结果表明:有限元计算的破坏形态、滞回曲线结果与试验结果吻合较好,往复荷载作用下外方内圆复合钢管混凝土柱的计算必须合理考虑混凝土材料的损伤;与其他类型柱相比,外方内圆复合钢管混凝土柱的滞回曲线饱满,其极限承载力、延性、刚度、累积滞回耗能等性能更为优越。     

超高强混凝土柱抗震性能数值模拟

基于超高强混凝土柱低周反复荷载试验的结果.利用大型有限元分析软件ANSYS,建立了不同剪跨比,不同配箍率的超高强混凝土柱的计算模型,并对其进行了在不同轴压比条件下低周反复荷载全过程非线性有限元分析,得到了混凝土柱的滞回曲线、骨架曲线.将滞回曲线、骨架曲线计算结果与试验结果进行对比,发现吻合较好.     

钢骨-圆钢管高强混凝土组合柱抗弯力学性能研究

为研究钢骨-钢管高强混凝土新型组合柱的抗弯力学性能,采用ABAQUS软件对钢骨-圆钢管高强混凝土组合柱纯弯力学性能进行有限元分析,得到了典型组合柱纯弯试件的荷载-挠度关系曲线,不同受力阶段的应力分布规律以及破坏模态,同时考虑不同参数对组合柱抗弯力学性能的影响,探讨了钢骨-圆钢管高强混凝土组合柱抗弯承载力实用计算方法,提出简化计算式,并将简化式计算结果与有限元及试验结果进行对比。最后用MATLAB编写了组合柱纯弯纤维模型法计算源程序,并将程序计算的弯矩-跨中挠度曲线与试验结果及有限元结果进行比较。结果表明:简化式计算结果与试验及有限元计算结果吻合良好,数值模型能较好地反映组合柱纯弯受力的弯矩-挠度曲线。     

火灾后型钢混凝土柱滞回性能试验及有限元分析

为探究火灾后型钢混凝土柱的滞回性能,进行了4个型钢混凝土柱的火灾后低周往复试验,试验考虑受火时间和轴压比两个参数,得到了试件的破坏模式、荷载-位移曲线、骨架曲线和延性。同时,运用ABAQUS软件建立了计算模型进行有限元分析,分析结果与试验数据吻合较好。试验成果和模型可为火灾后型钢混凝土柱滞回性能研究提供参考。