基于数值分析的椭圆钢管混凝土柱轴压性能及承载力计算

为了研究椭圆钢管混凝土柱的轴压性能和承载力,通过ABAQUS程序建立了轴压作用下椭圆钢管混凝土柱的数值分析模型,考虑了复杂接触问题、材料非线性和椭圆特征。利用试验结果验证了数值分析模型的准确性。开展了轴压作用下椭圆钢管混凝土短柱的诸多参数分析,评价了各参数对组合柱轴压承载力和刚度的影响,揭示了椭圆钢管混凝土短柱的破坏模式和受力机理,基于统一理论提出了椭圆钢管混凝土短柱的轴压承载力简化计算方法。研究结果表明,椭圆钢管混凝土短柱在轴压作用下的破坏模式包括剪切破坏、局部鼓曲破坏和整体鼓曲破坏;椭圆钢管混凝土短柱的轴压受力特征可以分为弹性阶段、弹塑性阶段、塑性强化段和下降段,均与约束效应系数有关。提出的椭圆钢管混凝土短柱的轴压承载力简化计算公式可以用于椭圆钢管混凝土柱设计。     

内置型钢圆形截面不锈钢管混凝土短柱轴压性能研究

为研究内置型钢圆形截面不锈钢管混凝土短柱的轴压性能，进行了10根内置型钢的圆形截面不锈钢管混凝土短柱和2根圆形不锈钢管混凝土短柱的轴压试验，并建立其有限元模型，开展了受力机理分析和参数分析。试验和受力机理分析结果表明：设置型钢后圆形截面不锈钢管混凝土短柱的承载力和延性系数分别平均提高了24%和80.3%;峰值荷载作用时，型钢的最大约束应力超过不锈钢管。参数分析结果表明：该类组合柱的承载力随材料强度、钢管含钢率和型钢含钢率的增大而增大，最大提高幅度为36.1%～81.94%;峰值应变随钢材强度或钢管含钢率的增大而增大，最大提高幅度为28.33%～136.09%;轴压刚度随混凝土强度、钢管含钢率和型钢含钢率的增大而增大，最大提高幅度为27.89%～49.1%。提出该类组合柱的轴压承载力、峰值应变和组合刚度的简化模型，简化模型计算值与有限元计算结果及实测结果吻合较好。     

CFRP加固带球冠形脱空缺陷的钢管混凝土短柱轴压性能研究

为研究CFRP加固带球冠形脱空缺陷的钢管混凝土短柱轴压受力性能,进行了8根轴压短柱试验研究,包括2根无脱空柱、2根带球冠形脱空缺陷柱及4根CFRP加固带球冠形脱空缺陷柱。分析了CFRP加固对带球冠形脱空缺陷柱的破坏模态、荷载-轴向位移关系曲线、荷载-轴向应变关系曲线、承载能力及延性的影响。试验结果表明:脱空缺陷的存在会影响钢管混凝土柱的力学性能;当脱空率为6.6%时,柱的峰值荷载下降12%,位移延性系数下降17%;采用CFRP加固柱,其承载能力和变形能力有所提高,当加固1层时,柱的峰值荷载提高9%,位移延性系数提高7%;当加固2层时,柱的峰值荷载提高26%,位移延性系数提高88%。     

钢管钢纤维混凝土短柱轴压性能的有限元分析

对3根钢管混凝土试件(1根钢管混凝土短柱和2根钢管钢纤维混凝土短柱)进行轴压试验。试验结果表明:掺入钢纤维能有效提高钢管混凝土柱的延性,对其承载力的提高作用较小。在此基础上,采用有限元软件ABAQUS对钢管钢纤维高强混凝土短柱的轴心受压性能进行有限元分析,实验结果与有限元结果符合良好。对轴压短柱进行参数分析,分析钢管壁厚,混凝土强度及钢纤维含量对钢管混凝土柱力学性能的影响。研究表明:钢管壁厚对轴压短柱的承载力影响较为明显,其延性也略有提高;混凝土强度对钢管混凝土柱的承载力有一定提高,但随着强度的增大延性略有降低;钢纤维含量对轴压短柱的承载能力略有提高但对其延性的提高作用较为明显。     

方钢管钢筋混凝土轴压短柱高温后受力性能试验研究

通过6根未受火和12根明火试验后的方钢管钢筋混凝土轴压短柱静力试验,研究了升温时间和配筋率对受火后方钢管钢筋混凝土短柱剩余承载力、刚度和延性的影响;对于升温时间30min和60min轴压短柱,分别测量了升温过程中关键位置的温度分布情况。试验结果表明：与常温轴压短柱相比,升温30min且配筋率分别为1.45%及3.26%的轴压短柱,其剩余承载力、轴压刚度和延性分别降低13.4%及5.4%、20.8%及24.3%和31.9%及44.0%;对于升温60min轴压短柱,其剩余承载力、轴压刚度和延性分别降低23.3%及12.8%、37.5%及39.1%和52.5%及61.5%。在试验基础上,结合GB 50936-2014《钢管混凝土结构技术规范》给出了火灾后方钢管钢筋混凝土轴压短柱剩余承载力计算式,其计算结果与试验结果吻合较好。     

波纹侧板-方钢管混凝土柱轴压性能研究

为研究波纹侧板-方钢管混凝土柱轴压性能,进行了1个1/2缩尺试件轴压试验,对其受力机理、破坏模式进行分析,发现该类柱具有较好的延性及较高的承载能力。同时对波纹侧板-方钢管混凝土柱进行了有限元分析,分析结果表明：由于波纹板具有较高的侧向刚度,使核心混凝土能够得到较好的约束,但是波纹板基本不承担轴向荷载;破坏形式为钢管局部屈曲、波纹板向外鼓曲、钢管内混凝土及核心混凝土被压碎;随着波纹板厚度增加,承载力、延性提高;随着波纹板强度提高,延性略有提高,对承载力影响不大;承载力随混凝土强度提高而提高,但是延性变差。提出了波纹侧板-方钢管混凝土柱轴压承载力实用计算式,计算值与有限元分析值、试验值吻合较好。     

穿孔肋拉杆约束方钢管混凝土短柱轴压试验研究

为研究穿孔肋拉杆约束方钢管混凝土短柱的轴压性能,完成了穿孔肋拉杆约束方钢管混凝土短柱与仅设约束拉杆、仅设加劲肋、普通方钢管混凝土短柱对比试件的轴心受压试验;观察了试件的受力全过程和破环特征,分析了试件的荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、轴压承载力、延性、含钢率等性能指标.结果 表明:穿孔肋拉杆的设置使钢管壁对核心混凝土的约束作用更趋均匀,改变了钢管的局部屈曲变形状态,显著提高了方钢管混凝土柱的轴压承载力和延性;当柱截面含钢率相同时,与仅设加劲肋的钢管混凝土柱相比,穿孔肋拉杆约束方钢管混凝土短柱的轴压承载力提高了7％,延性提高了30％;与仅设约束拉杆的方钢管混凝土柱相比,穿孔肋拉杆约束方钢管混凝土柱的轴压极限承载力提高了10％,延性提高了19％.     

钢管混凝土短柱轴压性能研究

文章针对钢管混凝土短柱的轴压性能开展了研究，首先建立了数值分析模拟，通过某实际钢管混凝土短柱的轴压试验验证了有限元模型的可靠性。然后分析了钢管厚度、钢材等级、混凝土强度、配筋率对钢管混凝土短柱轴压承载力和延性的影响，最后采用各国规范对钢管混凝土短柱的轴压承载力进行了评价。研究结果表明：钢管厚度、钢材等级、混凝土强度、配筋率均可以提高钢管混凝土短柱的轴压承载力，但钢管厚度和钢材等级的提升效果更为明显。钢管厚度和配筋率可以提升延性，钢材等级和混凝土强度导致延性变差。其中，配筋率对延性的改善最为有效。目前各国规范关于轴压承载力的计算方法均过于保守，美国规范更接近于试验值。     

内衬钢管方中空钢筋混凝土短柱轴压性能分析

为提高空心钢筋混凝土柱的承载能力和延性,文中提出一种内衬钢管的方中空钢筋混凝土短柱。采用有限元软件建立该类柱的非线性有限元模型,模拟结果与试验吻合良好,验证了有限元建模方法的合理准确性,基于此进一步考察钢管壁厚和直径、截面边长、钢管屈服强度和混凝土抗压强度对组合柱轴压刚度、承载力以及延性的影响,并对典型试件进行受力全过程分析。结果表明内衬钢管方中空钢筋混凝土短柱轴压承载力及刚度随混凝土抗压强度的提高而增大,延性随钢管壁厚及直径的增加而增大。     

冻融循环后圆钢管混凝土短柱轴压性能试验研究

对冻融循环作用后圆钢管混凝土短柱的受力性能进行试验研究,以钢管壁厚、冻融循环作用次数以及混凝土强度等级为设计参数。试验中分析了冻融循环作用后圆钢管混凝土短柱的轴压破坏现象、荷载-位移曲线以及应力-应变曲线等。试验结果表明：经冻融循环作用后的圆钢管混凝土短柱的轴压破坏形态与相应未经冻融循环作用短柱类似;减小圆钢管混凝土短柱的径厚比可提高其在冻融环境下的轴压承载力;提高混凝土强度等级能增加圆钢管混凝土短柱的初始刚度;冻融循环对圆钢管混凝土短柱的轴压承载力影响较小;预测圆钢管混凝土可适用于遭受冻融作用的地区。根据试验结果,提出了圆钢管混凝土经冻融循环后的轴压承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。     

核心型钢混凝土柱轴压性能试验研究

为研究核心型钢混凝土(CSRC)柱轴压性能及轴力分配规律,进行了5根CSRC柱和2根钢筋混凝土(RC)柱的足尺轴压静力试验。试验结果表明：CSRC柱的承载力和变形能力随配钢率的增加而明显增加;设置配钢率为2.5%和3.2%的核心型钢,试件轴向承载力可分别提高12.7%和23.4%,试件变形能力分别提高36.0%和33.1%。试件各组成部分所承担的轴力占总轴力的比例随轴向变形的发展呈非线性变化。在弹性阶段,试件各部分承担轴力基本按材料弹模与相应截面积的乘积线性分配;在塑性阶段,混凝土承担轴力占总轴力比例逐渐降低,核心型钢承担轴力占总轴力比例逐渐增大,最大可达40.1%。CSRC柱轴压承载力可采用考虑箍筋约束作用的简单叠加法进行计算。     

高层建筑下部重载柱的研究与应用

阐述了高层建筑重载柱在我国的研究和应用概况，对重载柱研究和设计中的关键问题进行了探讨。     

异形截面多腔钢管混凝土巨型分叉柱轴压性能试验研究

为研究北京“中国尊”多腔钢管混凝土巨型分叉柱不同构造措施对其受压性能的影响，进行了2个1/10缩尺的分叉柱节点区域模型试件轴心受压力学性能试验。设计了原型柱缩尺试件BAC以及在试件BAC基础上未配置纵向加劲肋及构造钢筋的试件WAC。分析了试件破坏特征，承载力、刚度及退化过程、延性、耗能能力等。研究表明：试件BAC满足受力要求，承载力较高、刚度退化速率缓慢、延性较好、耗能能力较强；与试件BAC相比，试件WAC构造措施简化，但其承载力变化不大，刚度退化较快、延性较差、耗能能力较弱；异形截面钢管混凝土柱后期变形发展与构件截面不规则程度有关。在忽略横隔板作用情况下，采用不同承载力计算方法并按是否考虑竖向构造措施的影响进行了承载力计算，结果表明采用不同方法计算承载力时，横隔板对承载力的贡献均较大，且因计算方法不同存在差异。     

基坑混凝土支撑轴力监测值修正方法

为研究宁句城际轨道句容站基坑工程混凝土支撑轴力监测值异常报警现象,考虑混凝土收缩、徐变、弹性模量和温度等非荷载因素,采用理论分析和现场实测相结合的方法,探讨了基于理论的轴力修正公式法和基于现场实测的轴力修正系数法。结果表明:混凝土支撑轴力修正公式可对徐变应变、收缩应变和温度应变进行修正并考虑混凝土弹性模量的非线性变化,由修正公式算得的支撑轴力修正值为原始监测值的55%～64%,修正值更能反映混凝土支撑的真实受力状态; 对混凝土支撑轴力影响程度由大到小依次为混凝土徐变、混凝土收缩和混凝土弹性模量,徐变对支撑监测值的影响最显著; 结合现场实测数据,根据句容站基坑混凝土支撑轴力理论修正系数随时间变化的公式可直接计算偏保守的轴力修正值; 工程中可采用支撑残余轴力测试、钢箱测试等方法对混凝土支撑轴力监测值进行修正,综合理论分析、现场实测和文献中实测数据,实际基坑工程中混凝土支撑轴力修正系数可取0.5～0.65来估算支撑的真实轴力值。     

拉挤型玻璃纤维复合材料性能试验研究

玻璃纤维复合材料是一种广泛应用的新型复合材料。文中通过对拉挤型玻璃纤维板材的拉伸试验和拉挤型玻璃纤维管材的压缩试验,得到了拉挤型玻璃纤维的弹性模量、抗拉压强度等力学基本参数,研究了玻璃纤维复合材料的抗拉压性能及破坏模式。     

冷弯薄壁型钢C型构件轴压受力机理分析

指出冷弯薄壁型钢构件在受力上与传统热轧钢结构构件有着很大的不同,尤其是在轴压和剪弯荷载作用下的机理存在较大的差异。在此基础上,针对冷弯薄壁型钢C型构件受力机理展开分析,运用有限元软件进行了数值验证,进而明确了C型构件的受力机理。     

煤矸石混凝土的强度和变形性能研究

针对试验得到的非自燃煤矸石混凝土的棱柱体轴心抗压强度、轴心抗拉强度及弹性模量的特点进行了讨论，给出了相应计算表达式，并对设计取值提出了建议。     

钢骨高强混凝土柱的轴压比限值

通过对５个１：８缩尺比例的钢骨高强混凝土（＞Ｃ７５）柱的伪静力试验，研究了在不同轴压力和配箍率条件下的破坏形态、承载力、延性与耗能能力，并经理论分析提出了钢骨高强混凝土柱的怕压比与轴力比限值。     

钢骨混凝土柱的轴压力限值

国内外钢骨混凝土柱抗震性能的试验研究表明，轴压力大小对其抗震性能有很大影响。本文分析了钢骨混凝土柱中混凝土部分和钢骨部分的轴力分配，并根据试验研究结果建议了相应的轴压力限值。     

预拌混凝土各龄期抗拉和抗压强度换算关系试验研究

对225个混凝土试件分别进行了5个龄期的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度和轴心抗拉强度试验研究。在试验数据基础上,回归了60d龄期内各个龄期混凝土的立方体抗压强度与劈裂抗拉强度、轴心抗拉强度以及劈裂抗拉强度与轴心抗拉强度之间的换算公式,公式计算结果与试验结果符合良好,可为防止和控制混凝土结构早期收缩裂缝提供重要强度指标。试验数据可为混凝土规范中有关耐久性条目修订提供参考。