部分包裹混凝土偏心受压短柱受力性能试验研究

为了合理地建立部分包裹混凝土偏心受压柱的强度计算方法,对8根部分包裹混凝土偏心受压短柱的受力性能进行了试验研究.试验在5 000 Kn试验机上进行,主要测量了型钢、箍筋和混凝土的纵向应变,试件的裂缝发展过程,试件跨中的荷载一挠度曲线及试件的极限承载力.试件的主要参数为含钢率、荷载作用的偏心距和配箍率.试验结果表明,随着初始偏心距的增大,偏心受压柱的承载力降低;随着含钢率和配箍率的提高,偏心受压柱的承载能力提高有限.含钢率和配箍率是影响柱子延性的主要因素.     

十字形钢骨混凝土异形柱双向偏心受压试验

目的 研究十字形钢骨混凝土异形柱的破坏机理、受力性能及变形能力.方法 通过对6个十字形钢骨混凝土异形柱进行双向偏心受压承载力的试验研究,观察了不同含钢率、不同偏心距异形柱的受力过程和破坏形态;分析了钢骨混凝土异形柱在双向偏心荷载作用下破坏特点,荷载一位移曲线及骨架曲线、承载力、位移延性等力学性能.结果 明确了钢骨混凝土异形柱在双向偏心荷载作用下的破坏特征,钢骨混凝土异形柱钢骨翼缘的存在对其内部混凝土起到了约束作用.随着含钢率的增加,构件的承载力及延性相应得到提高.结论 钢骨混凝土异形柱具有很高的承载能力和很好的延性,十字形钢骨混凝土异形柱可以在工程中推广使用.     

圆钢管高强再生混凝土柱重复加载偏压试验

为研究圆钢管高强再生混凝土柱偏心受压性能,完成了4个试件的单调重复加载试验.4个试件分为两组,第一组试件包括圆钢管普通混凝土柱和圆钢管再生混凝土柱,偏心距100 mm;第二组试件与第一组试件相同,区别在于偏心距为160 mm.通过试验,得到了荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、应变沿截面高度分布情况,分析了各试件的破坏特征、承载力、刚度、延性和耗能等.利用国内外相关规程对圆钢管再生混凝土偏心受压柱进行承载力计算,并与试验结果比对.研究表明:圆钢管高强再生混凝土偏心受压柱的损伤破坏过程与普通混凝土柱相似,承载能力和变形性能较普通混凝土试件有所提高;截面应变分布与平截面假定符合较好;随着偏心距增大,试件承载力降低,刚度退化加剧,变形能力增强.     

Z形截面桁架式型钢混凝土柱正截面承载力研究

进行了4根不同含钢率的桁架式型钢混凝土Z形柱试件在不同荷载角及不同偏心距压力作用下的非线性有限元分析,研究其破坏的一般规律和极限承载力.分析得到了试件中混凝土在不同荷载时的应变分布及在极限荷载作用下的中和轴位置,以及各个试件在不同荷载角以及不同偏心距压力作用下的极限承载力.分析结果表明在偏心压力作用下,这种柱子的破坏形态与普通混凝土构件相似,横截面平均应变符合平截面假定,极限承载力与延性比相同截面钢筋混凝土Z形有显著提高,并且随着含钢率的增加而不断增大.荷载角对于此种柱的承载力影响较大,不同荷载角作用的承载力差异明显.最后通过编制数值计算程序比较了试件C在这两种方法下所得到的极限承载力差异.     

空间钢构架-钢管混凝土组合柱偏心受压性能的有限元分析

在空间钢构架混凝土柱中,内埋圆形钢管形成空间钢构架-钢管混凝土组合柱.为了探索该新型组合柱的偏心受压性能,在试验研究基础上,采用ABAQUS有限元分析软件,建立空间钢构架-钢管混凝土组合柱偏心受压性能的非线性有限元模型,在模型验证基础上,考虑钢管混凝土套箍指标、空间钢构架混凝土约束影响系数、偏心距等参数,对组合柱偏心受压性能进行模拟分析.结果表明,随着空间钢构架弦杆配筋率、空间钢构架混凝土约束影响系数、内埋钢管配骨率、内埋钢管混凝土套箍指标等增大,组合柱偏心受压承载力提高,且小偏心受压时其提高幅度要比大偏心受压时显著.     

钢骨-圆钢管高强混凝土组合柱偏心受压力学性能

为研究钢骨-圆钢管高强混凝土组合柱偏心受压力学性能,采用有限元软件ABAQUS对14根钢骨-圆钢管高强混凝土组合柱偏心受压试件进行非线性分析,研究了荷载-侧向挠度曲线特征、不同受力阶段的应力分布规律及破坏模态,进行参数分析,讨论不同参数对组合柱偏心受压力学性能的影响.提出组合柱偏心受压承载力简化计算公式,并将简化公式计算结果与试验结果及有限元计算结果进行对比.编写了钢骨-圆钢管高强混凝土组合柱偏心受压数值分析程序.结果表明组合柱的偏心受压承载力随着偏心距、长细比以及径厚比增大而不断减小,随着配骨指标增大不断提高.简化计算公式计算结果及数值计算结果,与试验结果及有限元模拟结果吻合良好.     

内置钢骨的L形截面钢管混凝土中长柱轴心受压试验研究

内置钢骨的组合异形截面钢管混凝土柱是一种新型重载组合柱,为了解此类构件的轴压稳定力学性能,以内置钢骨的L形截面钢管混凝土柱为研究对象,考虑配箍率、配骨率和长细比等参数的影响,进行了17个试件轴压试验。分析试件的受力过程,实测试件的荷载-平均纵向应变曲线（N-εl）,荷载-挠度曲线(N-δ)和极限抗压承载力,研究各参数对试件轴心受压力学性能的影响。试验结果表明：组合柱轴压变形为“S形”,主要破坏形态为柱端局部屈曲破坏;随着长细比增加,试件极限承载力逐渐减小,配箍率和配骨率是决定试件极限承载力的关键因素;参考国内外相关规范的计算条文,提出内置钢骨的L形截面钢管混凝土柱轴心受压稳定性承载力的实用计算公式,计算结果与试验吻合良好。     

超高性能混凝土柱偏心受压性能试验研究

为研究超高性能混凝土(UHPC)柱偏心受压性能,完成了7个UHPC柱和1个高强混凝土(HSC)柱的偏心受压试验;通过改变UHPC的钢纤维体积掺量以及偏压柱的偏心距及配箍率,分析试件在竖向荷载作用下的破坏形态、承载能力及变形能力。试验结果表明,UHPC柱在偏心受压作用下的破坏形态为大偏心受拉破坏和小偏心受压破坏;大偏心受拉破坏为受拉区纵筋屈服、裂缝细密,受压区UHPC被压裂;小偏压受压破坏为受拉区纵筋未屈服、裂缝细微且数量少,受压区UHPC被压碎。由于钢纤维的"桥联"作用,受拉裂缝得到有效的抑制,且数量明显增多、宽度减小;UHPC大偏压柱荷载-挠度曲线有较平缓的下降段,表现出良好的延性;与HSC柱相比,UHPC柱开裂荷载提高了44.5%和59%,极限荷载提高了30.2%和58.9%,随钢纤维体积掺量的增加,UHPC柱极限荷载提高13.3%～58.9%,破坏挠度提高14.3%～146.5%,随配箍率的增加,极限荷载提高6.2%～11.4%,破坏挠度提高14%～14.8%,通过增加钢纤维体积掺量及配箍率能有效的提高UHPC柱的承载能力和变形能力;基于UHPC较高的抗拉强度,考虑对受拉区的贡献,采用等效矩形应力图简化计算,提出UHPC偏心受压柱的承载力计算公式。计算值与试验值吻合良好。可为工程应用提供理论依据。     

碳纤维布加固高强混凝土偏心受压柱受力性能的有限元分析

目的研究碳纤维布加固高强混凝土偏心受压柱的受力性能,并建立其有限元模型.方法通过不同加固形式的18根试件,对碳纤维布加固高强混凝土偏心受压矩形柱的力学性能进行了有限元分析,主要考虑了偏心距、预损伤程度、纤维布的数量以及粘贴形式对加固效果的影响.结果给出了柱的荷载挠度曲线、混凝土轴向应力的分布情况、纤维布应力的分布情况等.结论不论是纤维布条带包裹,还是完全包裹的试件,加固后高强混凝土柱的极限承载力都有一定的提高,有限元分析结果和试验结果吻合较好,可以为实际工程加固柱的模拟提供参考.     

楔形工形柱平面内稳定极限承载力研究

通过对12根楔形柱进行静态加载试验,分析和研究楔率及偏心距对楔形柱平面内极限承载力的影响.试件的主要参数为荷载作用的偏心距和楔率.试验在5 000 kN试验机上进行,主要测量了型钢的纵向应变、试件的变形过程、荷载-挠度曲线及试件的极限承载力.试验结果表明,随着楔率的增大,构件的极限承载力也随之增加;荷载偏心距的增大将降低构件的极限承载力.     

偏心受压下的L型截面钢骨混凝土异型柱试验

目的研究L型截面钢骨混凝土异型柱的破坏特征、破坏机理以及受力性能.方法通过制作3根不同含钢率的L型截面钢骨混凝土异型柱和1根无钢骨的L型截面钢筋混凝土异型柱,对异型柱在单向偏心受压下进行试验研究,利用试件的试验数据,绘制了各种荷载-应变、荷载-位移关系曲线并进行分析.结果通过对L型截面钢骨混凝土异型柱和钢筋混凝土异型柱的单向偏压试验研究,明确了L型截面钢骨混凝土异型柱的破坏特征,受力性能、破坏机理及含钢率对异型柱承载力的影响.结论L型截面钢骨混凝土异型柱跟普通的L型截面钢筋混凝土异型柱相比,具有更高的承载力,更大的延性性能,随着含钢率的增加,构件的承载力及延性也相应增大.     

新型方钢管混凝土分体短柱轴压受力性能

目的设计一种新型方钢管混凝土分体短柱(简称分体短柱),研究其破坏过程和受力性能,以便为分体短柱轴心受压设计提供理论依据.方法拟以分体短柱的套箍系数、截面形式、混凝土强度等级、分体短柱含钢率为试验参数,设计了8根方钢管混凝土短柱,并对其破坏形式和特征、其荷载-应变关系曲线、肋板的荷载-应变关系曲线以及承载力的敏感影响因素进行深入的研究.结果分体短柱和普通方钢管混凝土短柱(以下简称普通短柱)相比较破坏时受力相对均匀,呈现多处鼓曲.普通短柱后期承载力约为分体短柱的78%~82%.当分体短柱核心区混凝土强度由C30提高到C60时,其屈服强度提高约35%,荷载-应变关系曲线有明显的下降段.当含钢率由0.10提高到0.16时,其后期承载力约提高30%.套箍系数由1.02提高到1.80时,其后期承载力约提高30%.结论混凝土强度能够明显提高分体短柱极限承载力,但试件塑性变形能力降低.含钢率、套箍系数对承载力提高和塑性变形能力改善均有明显的作用.     

GFRP管混凝土组合构件偏心受压力学性能数值分析

为了研究影响GFRP管约束混凝土柱的偏心受压力学性能的因素,利用有限元软件ABAQUS建立了GFRP管混凝土柱偏心受压模型,并分析了GFRP管纤维缠绕角度、GFRP管管壁厚度、混凝土强度等级以及含钢率等因素对构件偏压力学性能的影响,对数据进行回归处理并得到偏心受压承载力公式.结果表明:数值计算结果与试验结果吻合良好;增加GFRP管管壁厚度、提高混凝土强度等级以及增加含钢率均能提高组合柱偏压承载力,偏心受压承载力公式计算结果与试验结果吻合较好.     

H型钢部分包裹混凝土组合短柱偏心受力性能研究

对6根焊接普通H型钢部分包裹混凝土组合短柱进行了偏心受压试验的研究,主要考虑含钢率、翼缘宽厚比等因素.试验结果表明,钢与混凝土能够很好地协同工作,达到最大荷载前,翼缘没有发生局部屈曲.这种组合结构柱最终的破坏模式为混凝土压碎,横向系杆间翼缘发生局部屈曲.     

钢骨混凝土T形柱双向小偏压试验

目的 研究双向小偏压作用下的T形钢骨混凝土柱的受力性能.方法 对3根含钢骨率不同的T形钢骨混凝土柱进行双向小偏心受压试验,结合试验结果,描绘出了试件的荷载-位移曲线、荷载-应变曲线,并进行了分析,从而了解了小偏压作用下的T形钢骨混凝土柱的受力性能及破坏机理.结果 通过试验,明确了钢骨混凝土异形柱的破坏形态,分析表明,试件的含钢率越大,其承载能力越高,变形性能越好.从开始加载直至试件破坏,型钢与混凝土的协同工作性良好.结论 钢骨混凝土异形柱具有很好的延性和很高的承载力.     

FRP-混凝土-钢管组合方柱偏心受压性能研究

通过9根方柱的偏心受压试验,重点研究偏心距、FRP层数对FRP-混凝土-钢管组合方柱性能的影响.结果表明:随着偏心距的增大,试件的极限承载力下降.相同偏心距下,随着轴向FRP布层数的增加,试件极限承载力有所增大.偏心距对试件的极限承载力、侧向挠度和组合柱受压侧轴向应变的影响显著.轴向FRP布层数对试件的侧向挠度和组合柱受拉侧轴向应变的影响较小.     

SRC-RC竖向混合结构转换柱承载力与延性性能分析

以16根转换柱试件和1根钢筋混凝土柱对比试件的低周反复荷载试验为基础,分析了转换柱的承载力与延性性能。研究了钢与混凝土之间的相互作用方式,确定了型钢局部存在对转换柱力学性能的影响。型钢的配钢率、轴压比、型钢延伸高度及体积配箍率是影响承载力与延性性能的主要因素:配钢率越大,转换柱的承载力越大,位移延性系数越小;轴压比越大,转换柱的承载力越大,位移延性系数越小;型钢延伸高度对转换柱的承载力影响较小,而位移延性系数随着型钢延伸高度的增加呈现出先升后降的变化规律,当延伸高度达到3/5的柱高时位移延性系数达到最大值;随着体积配箍率的增加,转换柱的承载力与位移延性系数同时增大,增长速率与配钢率有关,配钢率较大试件的承载力与位移延性系数随体积配箍率的增长速率更快。     

钢筋再生混凝土柱压弯性能的重复荷载试验

为减小尺寸效应影响,了解符合实际工程的钢筋再生混凝土柱压弯性能,进行了4根截面尺寸为600 mm×600 mm、不同再生粗骨料取代率、不同配箍率的钢筋混凝土方形截面柱大偏心受压重复荷载试验,研究了其受压破坏形态、承载力、侧向受弯刚度、钢筋及混凝土应变规律.结果表明:钢筋再生混凝土大偏心受压柱的破坏过程、破坏形态、侧向受弯刚度退化、钢筋和混凝土的应变与普通钢筋混凝土柱的区别不明显.参照现行《混凝土结构设计规范》(GB50010—2010)的相关计算公式,计算钢筋再生混凝土大偏心受压柱承载力,其计算结果与试验结果符合较好.     

CFRP筋-珊瑚混凝土柱偏压力学性能数值分析

为研究CFRP筋增强珊瑚混凝土柱偏心受压力学性能,通过ANSYS软件对30根试验柱进行数值分析,讨论不同偏心距、长高比、纵筋率对试件极限承载力、受压侧混凝土应力、柱中挠度和位移的影响。结果表明：偏心距、长高比的增大使试件的极限承载力减小,柱中挠度增大,其中,试件PY-60受压侧混凝土极限应力仅为23 MPa,约为轴压柱PY-0受压混凝土极限应力的1/2;纵筋率的增大一定程度上可提高试件的承载能力。进行二阶挠曲效应参数分析,提出CFRP筋-珊瑚混凝土偏心受压柱的弯矩放大系数ηns计算方法,并结合现行规范进行适应性修正,其理论计算值与现有研究的试验结果吻合良好,具有一定的参考价值。     

配有螺旋及焊接圆方组合箍的足尺混凝土方柱轴压性能试验研究

为研究螺旋式或焊接式箍筋约束方柱的轴压性能,完成了2根配有绑扎复合箍和4根配有螺旋及焊接圆方组合箍的足尺混凝土方柱的轴心受压试验,测得了试件的极限承载力、轴向变形和箍筋应变,研究了不同箍筋组合形式对足尺混凝土方柱轴心受压承载能力及变形能力的影响,提出方形螺旋式或焊接式箍的间接钢筋面积换算公式. 试验结果表明:螺旋焊接组合箍能一定程度提高足尺混凝土方柱的承载能力,但由于方箍肢距较大,试件后期变形能力与复合箍相比略有下降;轴向荷载作用下,配箍率相同的试件的极限承载力与其箍筋应力值的大小直接相关;高强箍筋可延缓试件承载力下降速率,显著提高试件的变形能力.