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。     

圆CFRP-钢管混凝土构件扭转试验研究构想

CFRP-圆钢管混凝土结构作为新生的复合结构形式，在工程中有着广泛的潜在应用空间。本文介绍了CFRP-圆钢管混凝土的特点和研究其扭转性能的必要性。分析并提出了CFRP-圆钢管混凝土构件扭转研究的试验参数、试验装置及步骤，为CFRP-圆钢管混凝土构件扭转试验做了充分准备。     

双锥型圆钢管的单元刚度矩阵及修正系数

本文采用传递矩阵法推导了双锥型圆钢管单元的空间弹性刚度矩阵。首先简略阐述了传递矩阵法的基本原理,推导了等截面圆钢管和锥型圆钢管的传递矩阵;然后利用传递矩阵关系原理推导出双锥型圆钢管单元的空间弹性刚度矩阵,并运用实例进行公式验证与误差分析,结果表明本文所推导的刚度矩阵具有足够精度,可用于工程分析,也可用于有限元程序的编制;最后在单元刚度矩阵的基础上提出了双锥型圆钢管的刚度修正系数,当进行稳定计算时,可将双锥型圆钢管等效成等截面圆钢管分析。文末给出常用双锥型圆钢管的刚度修正系数表,以供广大设计人员参考。     

螺纹钢与圆钢锚杆工作机理对比试验研究

为深入研究以螺纹钢为杆体的全长粘结砂浆锚杆锚固机理，进行了螺纹钢锚杆与圆钢锚杆对比试验研究。试验结果表明拉拔条件下螺纹钢受力范围相对圆钢小且衰减快；螺纹钢周边浅部粘结物应力水平高于圆钢周边粘结物应力，且其变形破坏更显著：螺纹钢以屈服形式破坏而圆钢则整体拔出。通过试验分析了螺纹钢由于存在螺纹起伏使其与粘结物之间存在明显挤压、剪胀、剪断等作用从而较大地提高了锚固强度。     

CFRP-圆钢管混凝土构件剪切试验研究

介绍了CFRP-圆钢管混凝土的特点和研究其剪切性能的必要性,分析并提出了CFRP-圆钢管混凝土构件研究的试验参数、试验装置和步骤,为CFRP-圆钢管混凝土构件剪切试验做了充分准备。     

X型圆钢管相贯节点超低周疲劳裂纹萌生寿命预测

为获得X型圆钢管相贯节点的超低周疲劳裂纹萌生寿命,对9个不同几何参数的X型圆钢管相贯节点进行数值模拟分析。采用钢材混合强化模型和循环孔穴增长模型(CVGM)对X型圆钢管相贯节点进行有限元分析,并运用ABAQUS子程序预测节点在不同等幅往复荷载作用下的超低周疲劳裂纹萌生寿命;根据正交设计试验理论,对X型圆钢管相贯节点的疲劳裂纹萌生寿命影响因素——支管与主管管径比β、主管径厚比γ进行参数化分析。研究结果表明：β越小,X型圆钢管相贯节点的裂纹萌生寿命越大;γ越大,X型圆钢管相贯节点的裂纹萌生寿命越大。最后基于裂纹萌生寿命的参数化分析结果,提出预测X型圆钢管相贯节点超低周疲劳裂纹萌生寿命的经验公式。     

圆钢管混凝土抗弯刚度计算方法探讨

通过对 6个圆钢管混凝土纯弯构件的试验研究 ,分析了圆钢管混凝土的初始抗弯刚度和使用阶段抗弯刚度的变化规律 ,并与国内外相关规范和文献的结果进行了对比和分析 ,探讨了圆钢管混凝土抗弯刚度的计算方法。     

圆钢管混凝土曲杆抗弯性能研究

基于ABAQUS软件建立圆钢管混凝土曲杆纯弯有限元计算模型,分析不同弯曲度下圆钢管混凝土曲杆受力过程中的荷载-挠度曲线,比较圆钢管混凝土曲杆与空钢管曲杆和钢管混凝土直杆抗弯性能的差别,并对圆钢管混凝土曲杆的工作机理进行分析。最后基于弹性理论,推导了圆钢管混凝土曲杆的抗弯刚度解析解。研究结果表明:有限元分析结果与相关试验结果及解析解均吻合良好,由于钢管和混凝土的相互作用,钢管混凝土曲杆具有良好的延性和稳定性,曲线形轴线产生的轴力使得曲杆比直杆具有更高的抗弯承载力,随着弯曲度的增大,圆钢管混凝土曲杆的抗弯承载力和刚度均有所提高。     

配筋圆钢管混凝土轴心受压短柱试验研究与承载力分析

在圆钢管混凝土柱内配置钢筋形成配筋圆钢管混凝土柱,可以进一步提高其承载能力,改善构件的塑性及延性。基于圆钢管混凝土的极限平衡理论,通过38个配筋圆钢管混凝土短柱轴压静载试验,揭示其受力机理和破坏形态,并对影响轴压承载能力的若干因素进行比较分析,探讨研究配筋圆钢管混凝土短柱轴压承载力计算方法,为后续研究和规范修订提供参考。     

圆CFRP-钢管混凝土构件扭转试验研究构想

CFRP—圆钢管混凝土结构作为新生的复合结构形式,在工程中有着广泛的潜在应用空间。本文介绍了CFRP—圆钢管混凝土的特点和研究其扭转性能的必要性。分析并提出了CFRP—圆钢管混凝土构件扭转研究的试验参数、试验装置及步骤,为CFRP—圆钢管混凝土构件扭转试验做了充分准备。     

平面K型圆钢管混凝土桁架节点力学性能分析

采用有限元分析软件ABAQUS对K型圆钢管混凝土节点与空钢管节点进行计算分析,比较两者破坏形态的差别,并对K型圆钢管混凝土节点各种可能的破坏模式进行分析.在此基础上,分析支管外径与主管外径比β、支主管夹角θ、弦杆轴向压力等参数对圆钢管混凝土K型节点极限承载力的影响.     

灌浆圆钢管压陷极限承载力试验研究

通过9个灌浆圆钢管压陷承载力试验,考察了支杆与弦杆直径比、弦杆所受轴力的性质与大小等参数对灌浆圆钢管压陷承载力的影响。由试验得出:随着灌浆圆钢管支、弦杆直径比的增大或弦杆上轴向压力的施加,其压陷承载力也相应增大;对弦杆施加轴向拉力,灌浆圆钢管压陷承载力提高程度不明显,灌浆圆钢管压陷破坏属于延性破坏,具有良好的的强度储备。有限元数值模拟分析除考察了模型试验所考察的参数之外,还考察了弦杆尺寸、弦杆壁厚、水泥石强度、弦杆钢材强度等参数对灌浆圆钢管压陷承载力的影响,在模型试验和仿真试验的基础上,分析了灌浆圆钢管压陷机理,建立了灌浆圆钢管压陷极限承载力公式,为推广内置钢桁架混凝土组合梁提供了基础性素材。     

碳纤维增强复材包裹带脱空缺陷圆钢管混凝土短柱的轴压性能分析

为获悉带脱空缺陷圆钢管混凝土柱在碳纤维增强复材(CFRP)包裹下的轴压性能和受力机理,通过建立轴压下CFRP包裹带脱空缺陷圆钢管混凝土短柱的有限元模型,分析了轴压下CFRP分别包裹均匀脱空和球冠形脱空圆钢管混凝土柱的力学性能,讨论CFRP强度、包裹方式和包裹层数等参数对不同脱空形式下构件力学性能的影响,揭示了轴压下CFRP包裹脱空缺陷圆钢管混凝土短柱的受力机理和破坏模式。分析两种脱空形式下构件的典型轴压荷载-轴向位移曲线表明:CFRP包裹带脱空缺陷圆钢管混凝土短柱的变形能力有较高的提升,包裹层数和CFRP材料强度的增加均能明显提高脱空缺陷圆钢管混凝土短柱的轴压承载力。     

圆钢管混凝土柱耐火极限影响因素灰色关联分析

为分清圆钢管混凝土柱耐火极限影响因素的主次关系,基于国内外18根圆钢管混凝土柱耐火极限试验研究资料,采用灰色系统理论中的灰色关联分析方法,对影响圆钢管混凝土柱耐火极限的因素进行灰色关联度分析计算和排序.结果表明,各关联因素对圆钢管混凝土柱耐火极限影响程度的大小排序依次为:防火保护层厚度、火灾荷载比、截面尺寸、构件长细比...     

基于统一强度理论的圆钢管钢骨混凝土柱受压承载力分析

采用双剪统一强度理论,考虑了箍筋和内圆钢管对核心混凝土的双层约束作用,对配有圆钢管的钢骨混凝土轴心受压柱的受力性能进行了理论分析。在厚壁圆筒统一强度理论的基础上,推导出了柱的受压承载力公式,并对影响因素进行了分析。将该公式的计算结果与文献资料的试验结果进行了比较,结果吻合较好,表明统一强度理论对配有圆钢管的钢骨混凝土的理论分析有很好的适用性。该结果为配有圆钢管的钢骨混凝土柱承载力的分析计算提供了一定的理论依据。     

CFRP圆钢管约束再生混凝土轴压短柱试验研究

为了进一步在实际工程中推广应用再生混凝土,进行了七根CFRP圆钢管约束再生混凝土短柱的轴压性能试验。分析了再生混凝土取代率、包裹方式对CFRP圆钢管约束再生混凝土短柱的影响。试验结果表明:随着再生混凝土取代率的增加,CFRP圆钢管约束再生混凝土短柱的承载力不断降低;全包裹的CFRP圆钢管约束再生混凝土短柱构件承载力明显高于三条带包裹。     

圆钢管混凝土柱钢梁框架节点型式的介绍

本文根据各国节点设计的不同思想，按照柱贯通式节点和梁贯通式节点分类，介绍分析了圆钢管混凝土柱钢梁框架的一些研究和使用较多的节点的构造型式、受力特征和优缺点，并提出了简洁合理的端板螺栓连接新型节点型式。以供圆钢管混凝土柱钢梁结构体系的节点设计参考。     

正交X形圆钢管相贯节点焊缝断裂的试验与机理分析

圆钢管相贯节点焊缝处应力分布难以避免不均匀性，而现行设计规范计算圆钢管相贯节点焊缝强度时未考虑这种不均匀性的影响。通过设计6个X形圆钢管相贯节点试件的支管受拉试验，研究了节点的破坏形态，分析了应力分布的不均匀性对节点焊缝强度的影响。试验结果表明：所设计的相贯节点实现了预期的焊缝断裂破坏模式；焊缝的断裂通常始于鞍点位置;节点应力分布的不均匀性对焊缝强度的影响很大；主管管壁刚度的大小对应力分布的均匀性起着关键作用，当节点外形尺寸保持一致时，主管管壁刚度越小，节点应力分布的不均匀程度越大，焊缝的强度越低；试验中主管管壁刚度最小的节点，其平均焊缝强度尚未达到刚性节点的40.3%；现行设计规范中未考虑圆钢管相贯节点应力分布不均匀性影响的计算方法会导致计算结果偏于不安全。     

垫板加强Y型圆钢管节点受压极限承载力研究

对支管受轴向压力作用的垫板加强Y型圆钢管节点进行了非线性有限元分析,研究了几何参数对加强型节点受压极限承载力的影响。分析表明,设置适当尺寸的垫板能够增强Y型圆钢管相贯节点承受荷载和抵抗变形的能力。用多元线性回归法求出垫板加强Y型圆钢管节点受压极限承载力提高系数φp的回归方程,从而提出了垫板加强Y型圆钢管节点受压极限承载力的建议公式。     

Investigation on compressive behavior of grout-filled GFRP tube repairing corroded CHS T-joint

为研究GFRP管夹层灌浆修复锈蚀钢管节点的受压性能，改变支主管直径比、锈蚀率及修复构造，完成8个T形圆钢管节点的支管轴向受压静力加载试验。通过对主管加速锈蚀及GFRP管夹层进行灌浆修复，实测各钢管节点的破坏模式、荷载 变形曲线和荷载 应变曲线，分析节点受压承载力和初始刚度。结果表明：质量损失10%的主管锈蚀会使T形圆钢管节点受压承载力下降近20%，但未改变节点的失效模式；主管GFRP管夹层灌浆修复使锈蚀T形圆钢管节点的受压承载力提高100%左右，且较未锈蚀对比T形圆钢管节点可提高约70%；GFRP外管的约束作用是提升节点受压性能的关键，采用无约束作用的PVC外管会使灌浆层过早开裂并剥离，修复效果一般；主管焊接连接键可以增强钢管与灌浆夹层之间的锚固，其对PVC管夹层灌浆修复锈蚀节点的提升作用更明显，但对有GFRP约束修复T形圆钢管节点的贡献很小。建立并验证了各类T形圆钢管节点的有限元模型，揭示未修复节点主管塑性化变形失效机制，以及GFRP管夹层灌浆的约束作用对于锈蚀节点受压性能的提升机理。