圆钢管高强混凝土轴压短柱性能的试验研究

通过12根圆钢管普通强度混凝土和24根圆钢管高强混凝土轴心受压短柱的试验,描述了圆钢管高强混凝土轴压短柱的试验现象和破坏过程,分析了其破坏机理;讨论了影响圆钢管高强混凝土轴压短柱力学性能的主要因素,包括钢材强度、混凝土强度、含钢率和套箍系数等;比较国内设计规程在计算圆形钢管混凝土强度承载力时的差异,提出可供工程应用参考的结论．     

高强钢管约束自应力混凝土短柱轴压性能试验

为了揭示高强钢管约束自应力混凝土（high-strength steel tube confining self-stress concrete, HSTCSC）短柱的增强机理及受力性能,开展了7根大尺寸HSTCSC短柱和1根对比柱的轴压性能试验,试验中所有试件的套箍系数均大于3;详细讨论了自应力混凝土强度、截面类型和截面空心率等因素对HSTCSC短柱的轴压性能的影响规律。结果表明：试验中所有HSTCSC短柱为腰鼓型破坏,均呈现出较高的轴压承载力和变形能力,且具有较大的安全储备;自应力混凝土微膨胀和高强钢管环向约束的共同作用可以显著提高HSTCSC短柱的轴压性能。双层圆形截面HSTCSC短柱的轴压性能最优,且空心率的增加在一定程度上提高了构件的轴压承载力。     

方钢管混凝土组合T形柱轴压力学性能研究

方钢管混凝土组合T形柱是一种适用于装配式钢结构住宅建筑的新型结构形式,研究其轴压力学性能可为工程设计提供参考依据。文章以钢管厚度、钢材强度和试件长细比为变化参数,对5个方钢管混凝土组合T形柱进行轴心受压试验,分析了各试件的破坏模式、极限承载力、荷载—位移曲线,建立了与试验相符的有限元分析模型,并对模型的准确性进行了验证;通过变参分析,研究了截面尺寸、钢管厚度、钢材强度、混凝土强度对方钢管混凝土组合T形柱轴压承载力的影响规律,提出了方钢管混凝土组合T形柱的轴压强度承载力和稳定承载力计算公式。结果表明:短柱试件的破坏模式为核心混凝土压碎后由钢管屈服引起的局部鼓曲破坏,中长柱试件的破坏模式为钢管整体弯曲后试件发生的失稳破坏;所提出的方钢管混凝土组合T形柱的轴压强度和稳定承载力公式的计算结果与试验值较接近。     

方钢管约束密实增强混凝土轴压短柱承载性能研究

以钢纤维体积掺量、套箍系数为变化参数，通过对非约束密实增强混凝土(CRC)和方钢管约束CRC棱柱体短柱进行轴向加载试验，研究了试件的破坏特征、荷载-变形关系、主要特征点指标等，揭示了各变化参数的影响规律.结果表明：方钢管约束CRC的破坏形态为钢管焊缝不同程度的撕裂破坏，焊缝撕裂范围内核心CRC被压碎，其破坏形态完全不同于非约束CRC的剪切型破坏.方钢管约束使得核心CRC轴压强度明显提高，纵向变形性能大大改善.套箍系数对试件轴压力学性能的影响最为显著，而钢纤维体积掺量对试件轴压强度和变形能力的影响较小.     

早龄期钢管混凝土短柱轴压性能试验与理论分析

为研究早龄期钢管混凝土的轴压性能,对同批次浇筑的钢管混凝土短柱进行不同混凝土龄期下的轴压试验研究,得到不同混凝土龄期下试件荷载-变形曲线和破坏形态.分析了不同龄期下试件的破坏形态、荷载-应变曲线以及极限承载力随龄期的变化规律;在已有混凝土龄期应力-应变关系基础上,将国标GB 50010中成熟期混凝土的本构关系扩展到可以适用早龄期混凝土的情况.结合上述试验建立了早龄期钢管混凝土短柱的轴压有限元模型,并对早龄期圆形和方形钢管混凝土的轴压性能进行分析,结果表明:早龄期钢管混凝土的套箍效应随着龄期的增长而增大,且圆形截面的套箍作用和受力性能明显高于方形截面;在成熟期钢管混凝土短柱轴压承载力计算公式的基础上,通过引入龄期套箍修正系数建立了早龄期钢管混凝土短柱的强度承载力计算公式,并采用均匀设计方法对不同龄期圆形和方形钢管混凝土短柱的轴压承载力进行了模拟,从而验证了公式的适用性,而且具有较高的准确性.该研究将为钢管混凝土结构的安全施工提供参考.     

拉筋约束薄壁方钢管混凝土短柱轴压性能

通过对拉筋约束薄壁方钢管混凝土短柱的轴压试验,研究了混凝土强度、拉筋体积配箍率以及拉筋与钢管壁的连接方式对试件极限承载力、刚度、延性以及横向变形系数的影响。研究结果表明：内置拉筋有助于提高试件的极限承载力及延性,提高效果随着混凝土强度的提升而降低,随着拉筋体积配箍率的增大而提升;拉筋与钢管壁焊接处理后,试件的各项力学性能并无明显改变;利用极限强度理论对极限状态下的试件进行力学分析,推导出拉筋约束方钢管混凝土轴压短柱极限承载力的计算公式,并结合其他文献中类似试件的试验数据对公式进行了验证,证明了本公式的正确性。     

钢管混凝土轴压短柱性能三参数分析与计算

在深入研究套箍系数对钢管混凝土轴压短柱力学性能的影响中,发现并用试验证明了仅用套箍系数这一综合参数不能全面衡量和反映参数变化对钢管混凝土破坏模式、承载力、延性等力学性能的影响;基于试验研究和参数分析,确定了利用套箍系数衡量钢管混凝土力学性能的合理适用范围;提出了用钢管混凝土3个基本参数(试件含钢率、混凝土强度和钢材屈服强度)来衡量和反映钢管混凝土力学性能的方法;并通过回归分析给出了基于这3个基本参数的钢管混凝土轴压短柱轴向力-纵向应变关系曲线,复杂应力场中钢材纵向(横向)应力-纵向应变关系曲线、核心混凝土纵向应力-纵向应变关系曲线和紧箍力-纵向应变关系曲线的简化计算公式,简化计算曲线与试验曲线吻合良好.     

复式钢管高强混凝土轴压短柱力学性能研究

分别对18根不同含钢率及不同混凝土强度等级的复式钢管高强混凝土短柱试件进行了轴压静载实验,得到其在轴压静载下的破坏模式及特点。研究结果表明,采用复式钢管可以有效提高构件的承载能力及变形能力,核心混凝土强度增长的幅度与试件含钢率、内外层钢管径厚比比值呈近似线性关系,获得了复式钢管高强混凝土短柱承载能力计算公式。     

方钢管约束高强混凝土短柱轴压力学性能

为研究方钢管约束高强混凝土短柱的轴压力学性能,进行了12个试件在循环轴压荷载作用下的试验研究.试验中的主要参数为钢管宽厚比(D/t=47和70)和混凝土强度(C77和C88).试验结果表明,当D/t=70时,方钢管约束高强混凝土短柱的轴压承载力高于同条件的普通方钢管混凝土构件;而当D/t=47时,方钢管约束高强混凝土短柱的轴压承载力则低于普通方钢管混凝土构件;但两种构件的延性无显著差异.对构件的应力分析结果表明,方钢管约束高强混凝土轴压短柱中,钢管在峰值荷载点后屈服;而钢管混凝土构件中,钢管在峰值荷载点前屈服.方钢管约束混凝土构件中钢管对核心混凝土的约束效果高于普通钢管混凝土构件.     

一种新型钢-混凝土组合短柱轴压性能的有限元分析

为了改善空间钢构架混凝土柱轴压性能,提出一种新型钢-混凝土组合结构——内埋方形钢管空间钢构架混凝土柱.为了进一步研究该新型钢-混凝土组合柱的轴压受力性能,以角钢肢长、缀条间距、方钢管宽厚比、混凝土强度等级、钢材强度等级等为设计参数,利用ABAQUS有限元分析软件建立非线性有限元模型,并对内埋方形钢管空间钢构架混凝土短柱轴压性能进行模拟分析.分析结果表明,影响内埋方形钢管空间钢构架混凝土短柱轴压性能的主要影响因素,可以用方钢管混凝土套箍指标和空间钢构架混凝土约束影响系数来表示,其轴压承载力与方钢管混凝土套箍指标和空间钢构架混凝土约束影响系数大致呈线性变化.     

受荷方式对钢管混凝土轴压短柱力学性能影响

采用有限元分析软件DIANA对钢管混凝土轴压短柱进行理论分析,并用试验数据验证了有限元模型、材料参数和分析结果的正确性．在此基础上,分析了三种典型受荷方式和黏结强度对钢管混凝土轴压短柱力学性能的影响．三种受荷方式为：1)荷载作用在整个截面上;2)荷载作用在钢管截面上;3)荷载作用在混凝土截面上．有限元分析结果和试验结果及他人试验结果吻合较好．研究结果表明,受荷方式对钢管混凝土轴压短柱的力学性能影响较大;当荷载作用在整个截面上时,黏结强度对轴压短柱的力学性能没有影响;当荷载仅作用在混凝土截面上时。黏结强度对轴压短柱的力学性能影响较大．     

复式不锈钢管高强再生块体混凝土短柱轴压试验研究

在方不锈钢钢管混凝土中配置圆碳素钢管,可以改善方钢管对核心混凝土约束效应低、延性差的特点,使复式不锈钢管混凝土截面具有较高的承载力、延性和抗火性能,可减少普通钢结构的防腐和防火施工工序,钢管的约束效应也有利于弥补添加再生混凝土块体所带来的不利影响。进行16根复式不锈钢管高强再生块体混凝土短柱的轴压试验,考察了再生块体取代率、约束效应系数和新旧混凝土强度等参数对试件轴压力学性能的影响。研究结果表明：复式不锈钢管再生块体混凝土短柱试件的轴压承载力随再生块体取代率增加降低,替代率20%时承载力最大降低幅度6.8%;试件破坏过程及破坏形态与普通复式不锈钢管混凝土短柱相似;内部圆钢管混凝土呈腰鼓型和剪切型破坏两种类型;复式不锈钢管再生块体混凝土短柱具有良好的延性和剩余承载力,超过峰值荷载后,荷载-位移曲线经过短暂下降,基本维持水平或略上升,所有试件的剩余承载力达到峰值荷载的63%以上;提出了复式不锈钢管混凝土截面中钢管截面对核心混凝土的约束效应的简化方法,采用4种承载力计算方法进行轴压承载力的计算对比,考虑圆形截面部分的承载力乘以折减系数的假定具有较好的适用性,且所得承载力的计算结果与试验结果吻合较好。     

CFRP约束圆中空夹层钢管混凝土短柱轴心受压性能试验研究

对圆中空夹层钢管混凝土（CFDST）短柱和CFRP约束CFDST(CFRP-CFDST)短柱进行了轴压试验,研究混凝土强度和CFRP粘贴层数对CFRP约束CFDST短柱轴压性能的影响,得到了CFDST短柱和CFRP约束CFDST短柱的典型破坏模式、荷载—位移曲线及荷载—应变曲线。试验结果表明：与CFDST试件相比,CFRP约束CFDST试件的极限承载能力显著提高,且贴布层数越多,钢管混凝土短柱的极限承载力越高。给出了避免内钢管先于外钢管屈曲破坏的内钢管最小壁厚计算式,并提出了CFRP约束CFDST短柱的轴压极限承载力计算式,该计算式计算结果与试验结果吻合较好。     

圆钢管约束高强混凝土短柱的轴压力学性能

为研究圆钢管约束高强混凝土短柱的轴压力学性能,进行6个短柱试件在循环轴压荷载作用下的试验研究.试验中的主要参数为钢管径厚比(26和42).试验结果表明,圆钢管约束高强混凝土短柱的轴压承载力高于同条件的普通钢管混凝土构件,但两种构件的延性无显著差异;随钢管中纵向应力的降低,构件的轴压承载力提高.对构件的应力分析结果表明,圆钢管约束高强混凝土轴压短柱中,钢管对核心混凝土的约束效果高于普通钢管混凝土构件;钢管约束高强混凝土轴压短柱的峰值荷载点对应于钢管的屈服点.     

低周反复荷载下型钢混凝土柱滑移性能试验研究

通过在型钢翼缘外侧滑移传感器,对轴力和反复水平荷载作用下型钢混凝土柱的粘结滑移性能进行了试验研究.试验中主要考虑了跨比、轴压比、配箍率、混凝土强度的影响.由试验得到了水平荷载-滑移滞回曲线和骨架曲线、滑移沿柱高的分布规律等.试验结果表明,型钢混凝土的荷载-滑移滞回曲线比较丰满,在整个加载过程中没有明显的"捏拢"现象;滑移沿柱高大致呈指数分布,柱根位置的滑移量最大,由柱根向柱顶逐渐递减;当剪跨比小于2时,滑移随剪跨比的增大而减小,当剪跨比大于2以后,滑移又随剪跨比的增大而增大;滑移随着轴压比的增大增大,随着配箍率和混凝土强度的提高而减小;随着荷载循环次数的增加,滑移刚度不断减小,滑移量不断增大,出现明显的粘结退化现象.     

剪力连接件对型钢混凝土超短柱抗震性能的影响

进行了6个剪跨比为1的超短柱的滞回性能试验研究,其中包括2个钢筋混凝土柱(RC)、2个不设剪力连接件的型钢混凝土(SRC)柱和2个设剪力连接件的型钢混凝土柱.试验结果表明,不设剪力连接件的SRC超短柱的破坏模式为粘结破坏,与RC超短柱相比,其抗剪承载力和变形能力无显著提高,但耗能能力有所提高.设置剪力连接件的SRC超短柱的破坏模式为斜压破坏,与不设剪力连接件的SRC超短柱相比,其抗剪承载力和变形能力显著提高.随轴压比的提高,SRC超短柱的抗剪承载力提高;但轴压比对SRC超短柱的延性和变形能力无显著影响.     

型钢高强混凝土柱抗剪承载力的试验研究

通过20个混凝土强度为65.3—84.9 MPa的型钢高强混凝土柱在轴力和水平荷载共同作用下的试验,对型钢高强混凝土柱的抗剪性能进行了研究.试验主要考虑剪跨比、轴压比、配箍率和混凝土强度四个参数对构件抗剪性能的影响.由试验得到了水平荷载下型钢高强混凝土柱的破坏形态,分析了剪跨比、轴压比、配箍率和混凝土强度对构件抗剪承载能力的影响,提出了型钢高强混凝土柱抗剪承载能力的计算公式,公式的计算结果与试验结果符合较好.     

CFRP-钢管砼轴压短柱承载力的简化计算

目的 为得到CFRP-钢管砼轴压短柱承载力计算的表达式．方法 合理假定CFRP筒、钢管和核心混凝土在极限时的应力状态，采用极限平衡法求解，并以实验结果加以验证．结果得到承载力计算式以及简化式，计算结果与实测结果吻合良好．结论在所选取样本的参数范围内。CFRP-钢管砼轴压短柱承载力主要取决于核心混凝土的强度和横截面积、钢管的强度和横截面积以及CFRP筒的强度和横截面积，承载力随着它们的增加而增加．如果没有外包CFRP筒。则计算式退化为圆截面钢管混凝土轴压短柱承载力极限平衡法的表达式．