圆钢管活性粉末混凝土界面黏结性能

为研究钢管活性粉末混凝土(RPC)的界面黏结性能,以径厚比、长径比和混凝土抗压强度为变化参数,设计了21个圆钢管RPC试件并对其进行静力推出试验。分析了试件的破坏过程与形态、荷载-滑移曲线、黏结强度和钢管表面应变分布,结果表明：钢管RPC的荷载-滑移曲线分为峰值荷载点后有明显下降段、峰值荷载点后曲线平稳和曲线持续上升三类,取峰值点或第一拐点对应的荷载为黏结破坏荷载;界面初期黏结力由化学胶着力提供,随后转化为机械咬合力和摩阻力,后期则主要由界面摩擦力提供;钢管RPC的黏结强度随着套箍系数增加而增大,钢管主要在加载后期发挥约束作用,其表面纵向应变沿高度方向大致呈指数分布。考虑长径比和套箍系数对实测黏结强度的影响,建立了考虑双因素影响的钢管RPC黏结强度计算模型,理论计算结果与实测结果吻合较好。     

考虑界面黏结与尺寸效应的钢管活性粉末混凝土短柱轴压承载力统一解

为研究活性粉末混凝土(钢管RPC)充填钢管形成轴压短柱的力学性能,基于统一强度理论和厚壁圆筒理论,考虑构件的界面黏结性能和尺寸效应,推导圆形、方形钢管RPC短柱轴压承载力统一解,探讨强度理论参数、套箍指标和RPC强度的影响特性。结果表明:各参数对构件承载力有显著影响;考虑界面黏结及尺寸效应的轴压承载力计算结果与试验结果吻合更好。通过统计分析,验证对比理论公式与技术规程中构件承载力的计算方法,最后给出圆形及方形钢管RPC轴压短柱极限承载力建议实用计算公式。     

轴心受压方钢管-钢骨混凝土组合长柱力学性能的非线性有限元分析

基于钢管-钢骨高强度混凝土轴压组合长柱轴压试验,利用大型有限元软件ANSYS建立三维有限元数值分析模型,并对建立的模型进行非线性有限元数值模拟,分析方钢管-钢骨高强度混凝土组合长柱在轴心压力作用下的力学性能。有限元计算出来的荷载-轴向应变曲线、极限承载力和延性系数与试验结果吻合较好,证明所建立三维有限元模型和分析结果是可靠有效的;在此基础上,利用有限元模拟对若干影响组合长柱受力性能的因素进行了分析。研究表明:组合长柱截面含骨率与混凝土轴心抗压强度对方钢管-高强度混凝土组合长柱的荷载-轴向应变曲线、极限承载力和延性系数有重要影响;随着方钢管厚宽比的增大,方钢管-高强度混凝土组合长柱的屈服承载力和极限承载力均有明显的增加。     

方钢管混凝土轴压短柱力学性能非线性有限元分析

在以往有关研究成果的基础上,选取具有代表性的轴压方钢管混凝土结构试验,利用通用有限元软件ABAQUS建立有限元模型,对方钢管混凝土轴压短柱的受力性能进行计算分析。分析受力过程中钢管混凝土柱的破坏模态;计算方钢管混凝土轴压短柱荷载-变形关系曲线;分析含钢率、套箍系数对极限承载力和荷载-变形关系曲线的影响规律。并将计算分析结果与试验结果相比较,验证了建立的模型可以模拟方钢管混凝土柱的极限承载力和破坏全过程。文中的研究成果可为其他研究提供相关参考。     

轴心受压下钢管混凝土加固锈蚀RC圆柱受力全过程分析

采用电化学加速锈蚀方法获取16个不同锈蚀程度的RC柱,并利用钢管混凝土加固法对其中9个锈蚀RC柱进行加固。通过轴心受压试验,获得锈蚀RC柱和加固柱的承载力和荷载–纵向变形曲线。在试验研究基础上,建立了钢管混凝土加固锈蚀RC柱轴压性能有限元模型,并将有限元计算结果与试验结果进行对比分析,研究结果表明所建有限元模型可以较为准确地计算钢管混凝土加固锈蚀RC柱的轴压性能。基于此,利用该模型对加载过程中加固柱各部分的应力分布、发展情况和钢管对核心混凝土的约束作用进行详细分析,进一步揭示加固柱的受力机理。     

CFRP和角钢复合加固钢管混凝土叠合柱轴心受压承载力分析

采用统一强度理论,对碳纤维布(CFRP)和角钢复合加固钢管混凝土叠合柱的轴心受压机理和约束模型进行分析,考虑CFRP和角钢材料的特点及其对混凝土的约束作用,提出了复合加固钢管混凝土叠合柱的轴心受压承载力计算公式,并进行有限元数值模拟,将公式计算结果与有限元计算结果进行对比,验证了该计算公式的正确性,并得出CFRP厚度、角钢套箍指标以及统一强度理论参数b等因素对承载力的影响规律。该结果为此类复合加固钢管混凝土叠合柱轴心受压承载力的计算提供了一定的理论依据。     

长期荷载作用下带脱空缺陷钢管混凝土柱的受力性能研究

为研究长期荷载作用对带脱空缺陷钢管混凝土柱受力性能的影响,以脱空类型、脱空率和长期荷载比为主要参数,对长期荷载作用下带脱空缺陷钢管混凝土短柱的变形特性和承载力进行了试验研究。试验结果表明：在长期荷载作用下,与普通无脱空缺陷钢管混凝土柱类似,脱空缺陷钢管混凝土柱徐变系数终值的上限值为0.9;长期荷载比大的脱空缺陷钢管混凝土柱较长期荷载比小的脱空缺陷钢管混凝土柱的承载力略大。采用有限元分析软件ABAQUS,对考虑长期荷载作用影响时脱空构件的受力性能进行分析,有限元计算结果和试验结果吻合良好。利用验证过的有限元模型,系统地分析了长细比、含钢率、钢管屈服强度、混凝土强度、长期荷载比、脱空率和荷载偏心率等参数对长期荷载作用下带脱空缺陷钢管混凝土柱的承载力影响规律。结果表明,混凝土脱空缺陷对考虑长期荷载作用的承载力影响系数的不利影响小于1.5%;现有的考虑长期荷载影响的普通钢管混凝土柱的设计方法可用于预测带脱空缺陷钢管混凝土柱的承载力。     

钢管自密实混凝土短柱的有限元分析

钢管自密实混凝土在工程结构中得到了广泛的应用.通过理论分析,建立了轴心受压钢管自密实混凝土短柱的承载力计算公式.并借助有限元分析软件ANSYS,考虑了钢管与混凝土两种材料本构关系的非线性,对轴心受压钢管自密实混凝土短柱进行了大量的非线性有限元分析,建立了钢管自密实混凝土短柱在轴心压力作用下的非线性有限元计算模型.通过数值模拟,对提出的轴心受压钢管自密实混凝土短柱的承载力计算公式得出的结果进行了验证,发现计算结果与有限元分析结果吻合良好.     

复式钢管高强混凝土柱轴压试验研究

通过20个复式钢管高强混凝土柱试件的轴心受压试验,对其破坏形态、受力机理、刚度和承载力进行研究。结果表明:内外钢管在轴压力作用下同时屈服,从主要承受竖向压力转变为主要承受环向拉力,内外层混凝土因受套箍约束而具有更高的抗压强度;随着等效套箍指标的增大,试件承载力与屈服荷载的比值增大、峰值后曲线趋于水平,破坏形态从剪切破坏转变成腰鼓形破坏;混凝土抗压强度、钢管屈服强度、内外管直径比、外管厚径比和内管厚径比是影响复式钢管高强混凝土柱轴心受压承载力的主要因素。试验结果及有限元分析表明,理想弹塑性本构模型适宜作为钢管混凝土轴压柱中钢管的本构模型。利用非线性有限元分析软件ABAQUS进行有限元分析,其结果与试验结果吻合良好。通过对试验结果的统计分析,提出了复式钢管高强混凝土柱轴心受压承载力实用计算式,可供实际工程设计参考应用。     

长期荷载作用对矩形钢管混凝土轴心受压柱力学性能的影响研究

考虑长期荷载作用效应的影响 ,进行了矩形截面钢管混凝土 (以下简称矩形钢管混凝土 )轴心受压构件变形和承载力的试验研究。基于美国混凝土学会 (ACI 1992 )提供的混凝土徐变和收缩模型 ,对长期荷载作用下矩形钢管混凝土构件的变形进行了计算 ,理论结果和试验结果吻合较好。利用数值方法分析了考虑长期荷载作用影响时 ,矩形钢管混凝土轴心受压柱的荷载 -变形关系曲线 ,理论计算曲线和试验曲线基本吻合。在系统分析了长细比、截面含钢率、钢材种类和混凝土强度等因素影响的基础上 ,提出了考虑长期荷载作用影响时矩形钢管混凝土轴心受压柱承载力的简化计算公式     

双管混凝土长柱轴压承载力性能有限元分析

在双管混凝土轴心受压短柱承载力研究的基础上,采用有限元分析软件建立有限元模型,进一步对双管混凝土长柱的受压承载力进行了模拟试验,通过对双管混凝土在“内钢管”、“外钢管”以及“内外管之间的混凝土”面积分别趋近于零时的受力情况进行分析后,推导出了关于双管混凝土轴心受压长柱承载力的计算公式,其计算结果比较理想。此外,双管混凝土轴心受压长柱承载力计算公式不仅涵盖了短柱承载力计算公式,还与钢管混凝土结构及钢结构构件的承载力计算公式有较强的一致性,为设计、施工提供参考依据。     

锈蚀方钢管混凝土短柱轴压承载力研究

采用ABAQUS有限元软件,建立模拟酸雨溶液腐蚀后方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方钢管混凝土短柱进行轴压全过程分析,比较不同锈蚀率下方钢管混凝土柱荷载-轴向位移关系、外钢管承担的荷载-轴向位移关系、核心混凝土承担的荷载-轴向位移关系的变化规律。并对锈蚀方钢管混凝土轴压短柱进行参数分析,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方钢管混凝土柱极限承载力的影响,最后给出酸雨腐蚀后方钢管混凝土柱极限承载力建议计算式。     

轴心受压方钢管混凝土短柱极限承载力影响因素研究

为研究轴心受压方钢管混凝土短柱极限承载力的影响因素,文章建立了方钢管混凝土短柱的有限元模型并进行数值分析,将计算结果与试验结果进行比较。在此基础上,分析了方钢管混凝土的宽度,方钢管的厚度,钢材的屈服强度以及核心混凝土的圆柱体抗压强度对方钢管混凝土极限承载力的影响。同时研究了有限元软件的参数取值对极限承载力的影响。研究结果表明:有限元计算的载荷变形曲线与试验结果吻合较好。同时粘性系数,钢管强度,钢管厚度,混凝土强度,钢管混凝土宽度对方钢管混凝土极限承载力影响较大。     

轴心受压型钢-钢管混凝土柱力学性能的研究

在选择了合理的钢材和核心混凝土的本构关系模型的基础上,利用通用有限元软件ABAQUS对轴心受压型钢-钢管混凝土柱荷载-变形关系曲线进行了计算,计算曲线与试验曲线进行了比较,吻合较好。参考以往相关研究成果,建议了型钢-钢管混凝土柱轴压承载力的简化计算方法,简化计算结果与实验结果基本吻合。本文的研究成果可为相关研究提供参考。     

矩形钢管混凝土柱轴压性能研究

本文借助Abaqus有限元分析软件,考虑材料非线性和构件几何非线性等因素,设置钢与混凝土两种材料间的界面接触属性,建立矩形钢管混凝土短柱在轴心荷载作用下的非线性有限元计算模型,并将数值模拟结果与试验数据和现有规程计算结果进行对比,验证了数值模型的可靠性;对比分析现有规程计算结果的精确度,并讨论现有矩形钢管混凝土柱的两种轴压力分配系数公式的可靠度,研究结果对矩形钢管混凝土柱在工程应用的设计阶段具有重要的参考意义。     

矩形钢管混凝土轴压短柱非线性有限元分析

通过考虑材料本构关系的非线性以及受力过程中钢管对混凝土约束等因素,建立了矩形钢管混凝土短柱在轴心荷载作用下的非线性有限元模型,讨论了构件的荷载-应变曲线、钢管与混凝土纵向应力发展规律,并与试验结果进行对比,从而证明了非线性有限元方法的可行性。     

圆锥形钢管混凝土长柱力学性能研究

利用有限元分析软件ABAQUS建立圆锥形钢管混凝土长柱力学性能分析的三维实体有限元计算模型,并与相应的试验结果进行对比。结果表明:有限元计算与试验所得的荷载-3H/4挠度曲线、承载力及破坏形态吻合较好。在此基础上,对圆锥形钢管混凝土长柱受力全过程中钢管与混凝土应力、应变分布情况进行分析,同时给出钢管与混凝土之间的相互作用规律,并对长细比、锥度、偏心距、材料强度及钢管壁厚等参数对圆锥形钢管混凝土长柱初始刚度、承载力及荷载-3H/4挠度曲线的影响进行比较。结果表明:圆锥形钢管混凝土长柱在3H/4处发生侧向挠曲破坏,长细比、锥度、偏心距、混凝土抗压强度及钢管壁厚等参数对其力学性能影响显著,钢管屈服强度对其力学性能影响不明显。     

基于统一强度理论的钢管活性粉末混凝土短柱承载力分析

采用双剪统一强度理论,充分考虑中主应力对钢管活性粉末混凝土(RPC)短柱的影响进行研究,推导出受压构件极限承载力公式;在此基础上结合粘结滑移理论,提出考虑钢管与RPC组合界面粘结力作用的轴压短柱的承载力统一解。并将计算结果与文献资料的试验数据进行比较,结果吻合较好,表明统一强度理论和粘结滑移理论对钢管RPC柱的理论计算有非常好的适用性。该结果为钢管RPC柱承载力计算方法的优化设计提供了一定的理论依据,对工程设计有一定的参考价值。     

内壁设置栓钉的大尺寸截面钢管混凝土柱界面黏结性能试验研究

对25个内壁设置栓钉的钢管混凝土柱大尺寸试件进行推出试验,以研究钢管混凝土柱内界面黏结强度及内壁栓钉受剪承载力。其中方钢管混凝土柱试件的截面尺寸均为600 mm×600 mm,圆钢管混凝土柱试件直径为600 mm,钢管壁厚分别为20、30 mm。设计主要参数为钢管混凝土柱的截面形状、填充混凝土的强度等级、钢管壁厚、钢管内壁粗糙程度以及内壁焊接栓钉的纵横向间距、栓钉直径和栓钉长度等。试验结果表明,工程应用低估了足尺钢管混凝土柱的界面黏结力与内壁设置栓钉的受剪承载力。依据试验结果提出了方钢管混凝土柱内栓钉受剪承载力的基本计算方法,以期为相关工程结构设计提供参考。     

长期荷载对方钢管混凝土轴心受压柱承载力的影响研究

以方钢管混凝土柱为研究对象,从钢材及混凝土两种材料单轴受压的应力-应变关系出发,将方钢管混凝土柱截面中钢管部分与混凝土部分的内力叠加,推导了考虑长期荷载作用影响的方钢管混凝土轴心受压柱在加载过程中的荷载-应变关系的函数表达式,取函数最大值为相应参数下构件的抗压承载力值。用该计算方法计算已有文献中试验构件的承载力值,计算结果与试验结果吻合较好。结合钢管局部屈曲、截面配筋率、钢材强度及混凝土徐变量等因素,分析了长期荷载作用对构件承载力的影响,结果表明:长期荷载对方钢管混凝土柱承载力影响程度较小。