基于统一强度理论的带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱轴压承载力研究

为了研究带约束拉杆矩形钢管混凝土柱的力学性能,以轴向荷载作用下的带约束拉杆的矩形钢管混凝土短柱为研究对象,在矩形钢管混凝土短柱轴压承载力研究的基础上,采用统一强度理论,考虑中间主应力、材料拉压比、约束拉杆对核心混凝土承载力的增强效应、钢管宽厚比对钢管承载力的折减效应等因素的影响,对其轴压承载力进行分析,得到了基于统一强度理论的承载力计算式。将所得计算式的计算值与相应文献的试验值进行了比较,吻合较好,验证了本计算式的正确性。对钢管宽厚比、拉杆直径、拉杆强度以及拉杆间距等影响因素进行分析,结果表明:钢管混凝土柱的极限承载力随钢管宽厚比的增大而下降,随约束拉杆的水平间距减小而得到提高,随约束拉杆直径和强度的变化而变化很小。研究结果可以为带约束拉杆矩形钢管混凝土柱的研究提供一定的理论参考。     

带约束拉杆T形钢管混凝土短柱轴压性能的试验研究

介绍11个带约束拉杆和5个不带约束拉杆的T形钢管混凝土轴压短柱试件的试验研究,讨论在不同约束拉杆间距与直径、钢板厚度与屈服强度、截面尺寸下带约束拉杆T形钢管混凝土短柱的破坏特点、承载力、拉杆与钢管的应变特点等轴压性能。结果表明:约束拉杆的设置改变了钢管的屈曲模态,延迟钢管局部屈曲的发生,有助于T形钢管混凝土轴压短柱的承载力和延性的提高。采用现有规范或规程的计算公式对试件轴压承载力进行计算,对不同计算方法的适用性进行探讨。     

带约束拉杆异形截面钢管内核心混凝土等效单轴本构关系

在钢板中部位置设置具有约束钢板外凸变形作用的水平拉杆,是改善异形截面钢管混凝土柱力学性能的有效方法。在已有文献对带约束拉杆方形、矩形、L形、T形、十形截面钢管混凝土短柱轴压试验研究成果的基础上,通过合理假定,将L形、T形和十形钢管混凝土截面分别划分成一个无拉杆的方形和若干个有拉杆的矩形钢管混凝土区域,借鉴约束混凝土本构模型,分别建立力学表达格式统一的带约束拉杆方形和矩形截面、以及带约束拉杆L形、T形、十形截面各区域的钢管内核心混凝土等效单轴本构关系。采用所建立的本构关系对相关试验的试件进行了荷载-应变全过程分析,计算曲线和试验曲线吻合良好。     

轴压下带约束拉杆L形钢管混凝土短柱的试验研究

对7根轴压下L形钢管混凝土短柱(6根带约束拉杆,1根无约束拉杆)进行试验,介绍试件和试验方案的设计,分析钢板厚度、约束拉杆的直径和水平间距等主要参数对带约束拉杆L形钢管混凝土短柱极限承载力和延性的影响.试验表明,在L形钢管混凝土短柱上设置约束拉杆,可以有效地延缓钢管壁的局部屈曲,改善钢板对核心混凝土的约束效应,提高该类构件的极限承载力和延性.最后,将带约束拉杆L形钢管混凝土短柱划分成1个方形和2个带约束拉杆的矩形钢管混凝土短柱,并借鉴带约束拉杆方形钢管混凝土承载力的计算公式,对带约束拉杆L形钢管混凝土短柱的极限承载力计算方法作初步探讨.     

基于有限条法的带约束拉杆方形钢管混凝土柱局部屈曲模型

现有的带约束拉杆方形钢管混凝土柱钢板局部屈曲模型仅能考虑拉杆的纵向间距对其局部屈曲性能的影响,具有一定的局限性。针对带约束拉杆方形钢管混凝土轴压柱钢板的局部屈曲特性,通过界定约束拉杆的影响区域,基于有限条法建立了带约束拉杆方形钢管混凝土轴压柱局部屈曲的全新模型。利用已有试验结果对所提模型的计算结果进行验证,并与现有模型的计算结果进行比较。与现有模型相比,所提模型的计算结果能反映约束拉杆的水平间距、纵向间距以及直径对带约束拉杆方形钢管混凝土柱临界局部屈曲应力的影响,且计算结果与试验结果整体上更为接近。应用所提出的模型,研究约束拉杆的水平间距、纵向间距及拉杆直径对带约束拉杆方形钢管混凝土轴压柱钢管临界局部屈曲强度的影响。结果表明,拉杆纵向间距对临界局部屈曲强度影响最为显著,水平间距次之,而拉杆直径的影响最小。最后讨论了不同约束拉杆间距和直径下钢板宽厚比的合理限值,供工程设计参考。     

带约束拉杆方形、矩形钢管混凝土短柱的轴压承载力

介绍15个带约束拉杆方形钢管混凝土短柱和8个带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱的轴压试验结果,分析钢管壁厚度、拉杆直径、拉杆水平间距等参数对其轴压性能的影响。试验研究结果表明,约束拉杆的设置有助于延迟钢管的局部屈曲、提高方形钢管混凝土短柱的轴压承载力和延性,提高矩形钢管混凝土短柱的延性。约束拉杆的作用主要表现为对核心混凝土的约束作用及通过改变钢管侧壁局部屈曲的边界条件从而提高钢管的屈曲强度。同时,在合理考虑拉杆作用的基础上,应用等效侧向压力的概念和基于混凝土真三轴试验的破坏准则确定核心混凝土的峰值强度,提出带约束拉杆方形、矩形钢管混凝土短柱轴压承载力的计算方法,承载力计算结果与试验结果吻合良好。     

带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱抗震性能试验研究

为研究带拉杆约束矩形截面钢管混凝土短柱的抗震性能,以轴压比、约束拉杆间距和截面长宽比为主要参数,进行了4个无拉杆约束和11个带拉杆约束矩形钢管混凝土短柱试件的低周往复加载试验。研究了其破坏过程、滞回性能、承载能力、变形能力、刚度退化及耗能能力等,并基于数值分析给出了带约束拉杆矩形截面钢管混凝土短柱压弯承载力计算式。结果表明：钢管板件宽厚比为50和67、剪跨比为3的矩形截面钢管混凝土短柱的滞回曲线饱满,没有明显的捏缩;设置约束拉杆提高了试件的承载能力、变形能力及耗能能力;带约束拉杆试件的极限位移角在1/19~1/50之间,位移延性系数在3.28~6.25之间;破坏时的等效黏滞阻尼系数在0.3以上;增加轴压比降低了试件的延性;减小约束拉杆间距可明显改善柱的抗震性能;保持截面宽度不变,增加截面长宽比,可提高试件承载力,但延性降低。提出的带约束拉杆矩形截面钢管混凝土短柱的压弯承载简化计算式的计算结果与试验结果吻合较好。     

带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱轴压承载力计算的

提出带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱轴压承载力的简化计算方法.该方法考虑了轴压下矩形钢管长边、短边竖向强度的不同,同时考虑了约束拉杆和钢管对核心混凝土的约束作用,且表达式简单,方便应用.应用该方法对带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱试件的轴压承载力进行计算,计算结果与试验结果比较表明,两者吻合良好.     

带约束拉杆L形钢管混凝土短柱偏压试验研究

在钢板中部设置具有约束钢板外凸变形作用的水平拉杆,是改善异形钢管混凝土柱力学性能的有效方法。通过8个带约束拉杆L形钢管混凝土偏压短柱试件的试验研究,分析了不同约束拉杆设置、偏心率以及荷载角下带约束拉杆L形钢管混凝土短柱的偏压性能。试验结果表明：约束拉杆延迟了钢管局部屈曲的发生,有助于L形钢管混凝土偏压短柱的承载力和延性的提高;临近或达到极限承载力后近力侧拉杆和钢管对核心混凝土的约束作用明显;偏心受压下该柱的截面应变符合平截面假定。基于带约束拉杆L形钢管内核心混凝土的等效单轴本构关系,利用纤维模型法对试件偏压极限承载力进行计算,计算结果与试验结果吻合良好。利用该数值方法对带约束拉杆L形钢管混凝土短柱的偏压性能进行参数研究。分析结果表明：钢材屈服强度、含钢率越大,N/N_u-M/M_u相关曲线向内收拢;混凝土强度和拉杆约束系数越大,N/N_u-M/M_u相关曲线向外凸出。图12表4参11     

带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱轴压承载力计算的简化方法

提出带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱轴压承载力的简化计算方法。该方法考虑了轴压下矩形钢管长边、短边竖向强度的不同,同时考虑了约束拉杆和钢管对核心混凝土的约束作用,且表达式简单,方便应用。应用该方法对带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱试件的轴压承载力进行计算,计算结果与试验结果比较表明,两者吻合良好。     

带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱轴压性能的试验

针对约束拉杆对矩形钢管混凝土柱轴压力学性能的影响,对8个轴压试件进行试验,其中1个不设约束拉杆,7个设置约束拉杆。试验主要参数为约束拉杆直径和间距,钢管宽厚比,截面长宽比。试验结果表明:相对于方形截面试件,矩形截面试件设置约束拉杆后,在轴向压力作用下,试件的承载力提高幅度不明显,但对应于峰值荷载的竖向应变值随约束拉杆的加强相应增大,试件的塑性变形能力增大,延性提高。利用国内已有文献中关于矩形钢管混凝土承载力计算方法及EC4(1996)关于方形钢管混凝土计算方法,对带约束拉杆矩形钢管混凝土轴压试件承载力进行计算,发现计算结果比试验值偏低,计算方法偏于保守。     

带约束拉杆圆端形钢管混凝土短柱轴压工作机理

针对带约束拉杆圆端形钢管混凝土相对于其他截面钢管混凝土受力性能更加复杂的问题,对带约束拉杆圆端形钢管混凝土截面进行强弱约束分区,将圆端形钢管混凝土截面切分为矩形和半圆形,并分别采用不同的混凝土本构关系修正,提出一种新的圆端形钢管混凝土本构关系式; 最后提出了带约束拉杆圆端形钢管混凝土轴压承载力的推荐公式,并验证了公式的合理性。利用有限元软件对57个模型构件进行精细化分析。改变拉杆直径、混凝土强度、拉杆间距、截面含钢率、高宽比等进行参数研究。结果表明:随着截面含钢率、拉杆直径、拉杆密度的提高,构件的承载力和延性均得到提高; 混凝土强度的提高能提高构件的承载力但会导致延性降低; 提出的推荐公式考虑了拉杆系数的影响,推荐公式计算结果与有限元模拟结果非常吻合,混凝土强度超过80 MPa时,计算结果偏安全,能有效预测构件的承载性能。     

带约束拉杆S-CFT轴压承载力公式

在已有的钢管混凝土统一理论基础上,本文结合已有的配置约束拉杆方钢管混凝土(S-CFT)轴压短柱试验结果,通过研究拉杆约束系数与构件极限承载力之间的关系,修正已有的方钢管混凝土构件轴压承载力计算公式,在公式中并入了约束拉杆的影响,得出带约束拉杆的方钢管混凝土构件轴压承载力计算公式,拓宽了统一理论计算公式的适用性,采用该公式计算的带约束拉杆的方钢管混凝土构件轴压承载力与已有的试验结果吻合良好。     

基于统一强度理论的带拉杆方钢管混凝土柱轴压承载力公式

为了更好的研究对带拉杆方钢管混凝土柱轴压性能,本文结合到统一强度理论,并考虑到主应力对混凝土柱产生的影响,求出带拉杆方钢管混凝土柱轴压承载力公式,并将其与实验结果作对比,二者吻合良好,可供实际工程应用参考,从而也进一步验证了统一强度理论对带拉杆方钢管混凝土柱轴压承载力计算的适用性。     

带约束拉杆方形钢管混凝土轴压短柱的承载力计算

在现有一般方形钢管混凝土轴压短柱承载力的主要计算方法的基础上,利用前期对在带约束拉杆方形钢管混凝土的本构关系的研究基础上推导出的带约束拉杆方形钢管混凝土轴压短柱的承载力计算公式,结合实际工程应用的需要进行简化。分别应用该公式、EC4(1996)规范及我国军用标准GJB(2000)的相关公式对带约束拉杆和不带约束拉杆的方形钢管混凝土轴压短柱试件极限承载力进行计算。计算值与试验值对比表明:对一般方形钢管混凝土轴压短柱试件,三者计算结果比较接近,均能较好反映试件的真实承载力;对设置了约束拉杆的试件,该公式由于考虑了拉杆的约束作用,给出的计算结果更为合理,EC4(1996)及GJB(2000)给出结果的均值与试验值接近,但离散性偏大。     

圆端形钢管混凝土柱轴压性能研究

通过17个圆端形钢管混凝土轴压短柱的试验,研究圆端形钢管混凝土轴压短柱在不同的截面高宽比、含钢率和构造措施的破坏特征和轴压力学性能。试验结果表明:圆端形钢管对核心混凝土具有良好的约束作用;纵向隔板或对拉杆可有效延缓钢管壁的局部屈曲;同时采用纵向隔板或对拉杆还可有效提高试件的承载力和延性。从提高该构件承载力而言,对拉杆件效果更显著;从延性角度,设置纵向隔板效果更好。采用有限元分析软件ABAQUS对圆端形钢管混凝土轴压短柱进行分析,有限元分析结果和试验结果吻合良好。在已有矩形钢管混凝土轴压短柱承载力简化计算公式的基础上,建议了带纵向隔板的圆端形钢管混凝土轴压短柱的承载力简化计算式。当钢管壁平直段的宽厚比大于60时,建议设置纵向隔板或对拉杆。     

带约束拉杆方形钢管混凝土短柱恢复力模型研究

为研究带约束拉杆方形钢管混凝土短柱的恢复力特性,进行了2个不带约束拉杆和8个带约束拉杆方形钢管混凝土短柱试件在低周反复荷载作用下的试验研究。基于Open Sees纤维截面建立带约束拉杆方形钢管混凝土短柱的纤维模型,并对其滞回性能进行计算,数值分析结果与试验结果吻合较好,在模型得到验证的基础上,进一步考虑了轴压比、钢管壁厚、混凝土抗压强度、钢管屈服强度、约束拉杆间距、长细比等因素对骨架曲线的影响,基于分析结果,回归分析得出带约束拉杆方形钢管混凝土短柱的恢复力模型。结果表明:在研究参数范围内提出的恢复力模型与试验结果吻合较好。     

带约束拉杆L形钢管混凝土轴压短柱的承载力计算

在试验的基础上,分析了带约束拉杆L形钢管混凝土短柱的受力机理,将带约束拉杆L形钢管混凝土短柱划分成一个方形和两个带约束拉杆的矩形钢管混凝土短柱,提出了轴压下带约束拉杆L形钢管混凝土短柱的承载力计算公式,并结合试验数据确定了计算公式中的参数。用建议计算公式对有关试件进行计算,计算结果与试验结果吻合良好。     

带约束拉杆方形钢管混凝土短柱压弯承载特性

通过对2个不带约束拉杆和8个带约束拉杆方形钢管混凝土短柱试件的拟静力试验,研究带约束拉杆方形钢管混凝土短柱压弯承载力。采用带约束拉杆方形钢管混凝土短柱核心混凝土的本构关系,利用有限条带法对反复荷载作用下试件的骨架曲线进行数值计算,计算结果与试验结果吻合良好。并利用该方法分析钢管屈服强度、截面含钢率、混凝土强度及拉杆约束系数等参数对N/Nu-M/Mu曲线的影响规律,在此基础上提出带约束拉杆方形钢管混凝土短柱压弯承载力的简化计算式。运用简化算式及国内外技术标准分析构件的压弯承载力,简化式与试验结果吻合较好,而CECS 159∶2004《矩形钢管混凝土技术规程》没有考虑约束拉杆的作用,对构件的压弯承载力评估不足。     

带约束拉杆方钢管混凝土短柱轴压性能试验研究

进行了10个带约束拉杆和5个不设约束拉杆方形钢管混凝土短柱轴心受压构件的试验研究。主要研究参数为约束拉杆直径和间距、钢管厚度、钢材强度等。试验研究表明,在轴心压力作用下,方形钢管混凝土短柱在设置了约束拉杆后,能有效改善横截面周边中部钢管对核心混凝土的约束作用,延迟或避免钢管在应力达到屈服强度前发生失稳性的局部屈曲而导致构件的过早破坏,从而使方形钢管混凝土轴压短柱的承载力和延性均有较大幅度的提高。同时,应用现有规范及规程有关方形钢管混凝土承载力计算公式,对带约束拉杆方形钢管混凝土轴压试件承载力进行计算,计算结果与试验结果相比较为保守。