自应力钢管混凝土界面粘结性能的非线性有限元分析

采用有限元分析软件ANSYS对钢管与核心自应力混凝土界面粘结性能进行分析,对混凝土施加温度作用模拟自应力混凝土的特性,建立了钢管自应力混凝土推出试验的分析模型.将模型分析所得的界面粘结强度和粘结强度-滑移曲线与20组试验数据进行对比研究,结果表明数值分析结果与试验结果吻合良好.在此基础上,探讨了不同自应力、核心混凝土强度及含钢率对钢管自应力混凝土界面粘结强度的影响,结果表明,钢管自应力混凝土的界面粘结强度受核心自应力混凝土强度的影响不明显,随含钢率的增大而略有增大,随自应力值的增大而显著增大.     

离心钢管混凝土轴压构件的有限元分析

为进一步研究离心钢管混凝土构件的作用机理，在钢-混凝土组合结构滑移试验结果的基础上，提出考虑滑移影 响的离心钢管混凝土（CCFT）轴心受压极限承载能力的三维有限元模型.该模型采用非线性弹簧单元来模拟钢管与混凝土 接触面处的三向滑移，同时在计算模型中分别反映出了离心混凝土与钢管的非线性特性，对CCFT轴心受压构件在轴向荷 载作用下极限承载能力进行了分析，得到了离心钢管混凝土在轴压状态下结构、钢管与离心混凝土的全过程曲线，计算 结果表明：理论结果与试验结果吻合良好，同时模型能很好地模拟钢管和混凝土两种材料在受力过程中相互间的黏结作 用机理.     

高温下钢板与混凝土的粘结强度

型钢与混凝土的粘结是保证钢-混凝土组合结构构件正常工作的基础。本文通过高温状态下钢板与混凝土的力学性能，以及钢板与混凝土粘结性能的试验研究基础上，分析了在高温状态下，钢板与混凝土的粘结强度，比较了高温与常温下其粘结强度的大小，并给出了不同温度下钢板与混凝土的粘结强度的计算公式。为钢-混凝土组合结构构件的受力分析奠定了一定的基础。     

冻融循环作用后圆钢管混凝土界面粘结性能试验研究

为研究冻融循环作用后圆钢管混凝土界面粘结滑移性能，以冻融循环次数、钢管壁厚、混凝土强度为变量，设计21个试件进行推出试验，分析冻融损伤后圆钢管混凝土柱粘结强度、荷载—滑移及钢管应变的变化规律。结果表明：经冻融循环作用后圆钢管混凝土柱的荷载—滑移曲线与未经冻融试件趋势相似，均可分为上升段、下降段、残余段；受冻融循环作用影响的圆钢管混凝土柱界面粘结性能下降，粘结强度与冻融循环次数成反比，界面滑移量总体呈上升趋势；增大套箍系数可增大试件界面粘结强度，提高圆钢管混凝土柱抗冻性能。根据试验结果，提出考虑冻融循环次数和套箍系数的圆钢管混凝土柱粘结强度计算表达式，计算结果与试验结果吻合良好。     

离心钢管混凝土弯扭构件试验研究与理论分析

在对组合结构材料离心混凝土圆筒试块的抗压试验和钢板材的抗拉试验的基础上,进行了11个离心钢管混凝土弯扭构件的试验研究,研究了构件在弯扭组合作用下的工作性能与机理.并基于组成离心钢管混凝土的钢材与离心混凝土的本构关系,利用试验实测的参数,建立了有限元分析模型.考虑不同弯扭作用的加载路径,对弯扭构件进行了全过程分析.结果表明,试验与理论分析结果吻合良好.根据试验与理论计算结果,提出了离心钢管混凝土弯扭构件的承载力相关方程,可为工程设计提供理论依据.     

叠合柱边框内藏钢桁架带洞口组合核心简抗震性能研究

提出了钢管混凝土叠合柱边框内藏钢桁架混凝土组合核心筒,为了解该新型多重组合带洞口核心筒的抗震性能,进行了1个钢管混凝土叠合柱边框带洞口混凝土组合核心筒和1个钢管混凝土叠合柱边框内藏钢桁架带洞口混凝土组合核心筒的低周反复荷载试验研究,2个试验模型按原型结构的1/6缩尺.在试验研究基础上,分析比较了2个核心筒的滞回特性、承载力、延性、刚度衰减、耗能能力和破坏形态.结果表明,与钢管混凝土叠合柱边框带洞口混凝土组合核心筒相比,钢管混凝土叠合柱边框内藏钢桁架带洞口混凝土组合核心筒的抗震性能显著提高,建立了其承载力简化力学模型,计算结果与试验结果符合较好.     

钢管混凝土粘结滑移问题综述分析

钢管混凝土中钢管和混凝土之间的粘结强度和滑移性能是工程界较为关心的问题.着重分析了国内外钢管混凝土粘结强度的研究现状,并对国内外有关研究成果进行了总结、分析和比较.对影响粘结强度的因素及钢管混凝土粘结强度、粘结滑移本构关系中目前存在的问题进行了综合分析和比较,为进一步研究粘结强度对钢管混凝土强度和变形能力的影响及钢管混凝土中混凝土的施工质量控制创造了一定的条件.     

钢管-钢骨混凝土组合柱试验研究

目的分析钢管混凝土组合柱研究中的不足，提出了钢管-钢骨混凝土组合柱的概念。研究钢管-钢骨混凝土组合柱的破坏机理、受力性能．方法对钢管-钢骨混凝土组合柱的破坏机理、受力性能。进行了3个含钢率不同的偏心受压钢管-钢骨混凝土短柱的试验．结果钢管混凝土柱存在内外部分破坏不同步的可能，通过试验，明确了钢管-钢骨混凝土柱的破坏特征，含钢率对承载力自寺影响，含钢率越大，构件的承载力及延性的相应增加．结论试验结果表明，当含钢率大于0．36％时，钢管混凝土柱与其外测的钢骨混凝土能够共同工作直至破坏，其承载力明显高于钢管混凝土核心柱的承载力，为组合结构的发展提供了一种新的结构型式．     

型钢混凝土粘结机理与粘结强度的研究

根据国内外关于型钢混凝土粘结性能的试验研究,对型钢混凝土结构（SRC结构）中型钢混凝土的粘结强度及影响粘结强度的主要原因进行了分析和探讨,并对型钢混凝土粘结应力沿锚固长度的分布规律进行了分析,提出了一种型钢混凝土粘结强度的计算方法,并建立了粘结强度和极限荷载的计算模式,与已有的试验结果进行对比验证,符合较好,可为型钢混凝土结构中型钢混凝土粘结性能的试验研究及实验设计中粘结强度的计算提供参考和依据。     

轴心受压下钢骨-钢管混凝土组合短柱承载力研究

目的 提出钢骨-钢管混凝土柱的概念．解决钢骨-钢管混凝土组合柱的破坏机理、受力性能问题，合理确定其承载力．方法 对3个含钢率不同的轴心受压钢骨-钢管混凝土短柱进行试验，并利用试验研究和理论分析的方法进行了分析．结果 通过试验，明确了钢管-钢骨混凝土柱的破坏特征．试验表明，含钢率越大，构件的承载力及延性相应增加．通过理论研究得到承载力的计算公式，计算得出理论值与试验值吻合较好．结论 当含钢率大干0．36％时，钢管混凝土柱与其外测的钢骨混凝土能够共同工作直至破坏，其承载力明显高于钢管混凝土核心柱的承载力，根据试验结果推导的钢骨-钢管混凝土柱承载力计算公式，为组合结构的发展提供了一种新的结构型式．     

离心钢管混凝土扭转构件工作机理及性能研究

在复杂应力状态下钢材与混凝土的应力-应变关系的分析基础上,针对钢管与混凝土界面滑移的特性,建立了扭转构件的非线性三维有限元分析模型,其中钢管与混凝土采用8节点固体单元模拟,并严格考虑了钢管与混凝土界面的黏结滑移.应用所建模型对离心钢管混凝土扭转构件工作性能进行了非线性有限元全过程分析.为了验证理论分析方法与模型的正确性,与完成的20组扭转构件试验进行了比较,分析表明,理论结果与试验结果吻合良好.     

离心钢管混凝土短柱火灾下与火灾后的极限承载力

针对离心钢管混凝土结构抗火设计、火灾中受损评价以及修复等有关问题，通过对钢材与混凝土高温下与高温后的应力应变关系的分析，建立了离心钢管混凝土短柱四面均匀受火及其火灾后的有限元分析计算模型，进行了火灾下与火灾后荷载 变形关系曲线全过程分析，结合离心钢管混凝土结构的常温极限承载力表达式，提出了ISO-384标准升温曲线作用下和作用火灾后轴压构件的极限承载力简化计算公式.研究表明，短柱在火灾下与火灾后的极限承载力随升温时间的增加而剧减，承载力与温度场的分布基本上成线性关系.     

钢管混凝土中内配钢骨与混凝土黏结性能试验

为研究钢管混凝土中内配钢骨与混凝土黏结性能,共进行了18个钢管混凝土试件的推出试验.研究了两种内配钢骨与混凝土界面黏结机理和黏结应力分布规律,采用正交试验分析获得了各因素对黏结强度的影响规律,并基于实测数据提出了黏结强度经验计算式.试验结果表明:内配工字型钢和内配钢管的黏结应力-滑移曲线均包括3个阶段,即胶结段、非线性初滑移段和滑移段;影响工字型钢极限黏结强度的因素主次关系为工字型钢截面尺寸、黏结长度、混凝土强度,其极限黏结强度随工字型钢截面尺寸和混凝土强度增大而增大,而随黏结长度增加而减小;影响内配钢管极限黏结强度的因素主次关系为内配钢管截面尺寸、膨胀剂掺量、黏结长度,其极限黏结强度随内配钢管截面尺寸和膨胀剂掺量增大而增大,随黏结长度增大呈减小趋势;峰值荷载下两种钢骨的黏结应力分布曲线均呈负指数分布,其中工字型钢翼缘外侧平均黏结应力约为腹板的1.77倍;钢管混凝土中内配钢管与混凝土黏结性能优于内配工字型钢;与其他学者成果的对比证明本文黏结强度计算式具有较好适用性.     

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．     

钢管混凝土的等效本构关系研究

在总结现有钢管混凝土本构关系分析的基础上,将钢管混凝土简化为同一尺度的横观各向同性体来研究,并在弹性条件下利用应变能相等原理得到了宏观弹性系数,同时根据试验结果假设进入弹塑性阶段后各模量为二次抛物线变化,建立了钢管混凝土这种组合结构新的等效本构关系.并结合具体算例研究了弹性条件下材料强度变化和含钢率对各模量的影响,同时与前人的研究结果进行了比较,结果表明,该本构关系具有理论依据明确,参数易确定,能很好地反映组合构件材料物理性能的优点,为钢管混凝土结构进一步进行数值分析奠定了基础.     

基于非均匀锈蚀的带肋钢筋黏结性能

根据钢筋的非均匀锈蚀特征,研究锈蚀带肋钢筋与混凝土间的黏结性能.基于未锈蚀带肋钢筋黏结强度的微观受力模型与均匀锈蚀带肋钢筋黏结性能模型,考虑钢筋的实际锈蚀为非均匀锈蚀,利用弹性力学方法建立带肋钢筋黏结强度的预测模型,推导出锈蚀带肋钢筋与混凝土间的极限黏结强度.分析无横向约束的锈蚀钢筋极限黏结强度,对混凝土开裂时刻钢筋的临界锈蚀深度进行预测.试验结果与理论预测结果吻合良好,采用该模型可以较准确地反映钢筋实际锈蚀后黏结强度的变化情况.     

粘结对钢管约束混凝土短柱轴压力学性能影响

为研究粘结应力对钢管约束高强混凝土短柱轴压力学性能的影响,进行了2组共8个试件的试验研究,包括一组圆钢管约束高强混凝土短柱试件和一组方钢管约束高强混凝土短柱试件.每组试件中包括2个消除钢管与混凝土粘结的试件和2个有粘结试件.采用弹塑性应力分析方法对钢管进行了应力分析.试验结果与钢管应力分析结果表明,消除钢管与混凝土之间的粘结作用可有效降低钢管中的纵向应力,但消除粘结作用对钢管约束高强混凝土短柱的轴压承载力和延性无显著影响,在工程实践中可不必采取措施消除钢管与核心混凝土之间的粘结作用.     

锈蚀钢筋与混凝土间黏结性能试验

为研究锈蚀对钢筋与混凝土间黏结性能的影响,制作20个中心拉拔试件.通过电化学加速锈蚀得到理论锈蚀率为0%、0.5%、1%、2%、5%的拉拔试件,完成了不同锈蚀率下钢筋与混凝土的拉拔试验.从钢筋几何外形特征与混凝土强度在锈蚀过程中变化的角度分析了锈蚀率对极限黏结强度的影响,以割线刚度的方法定量研究了锈蚀率对黏结刚度的影响.阐述了锈胀裂纹、黏结刚度及试件破坏模式随锈蚀率变化的规律.试验结果表明:随着锈蚀率增大,钢筋与混凝土间的黏结强度、黏结刚度呈现先增大后减小趋势.黏结刚度的退化与锈胀裂纹的出现具有一定相关性.通过整理国内外学者黏结强度退化数据,得到了两段式黏结强度退化试验模型及一定程度上可供工程参考的黏结强度退化保守模型.最后,基于两段式黏结-滑移模型得到了不同锈蚀率下钢筋与混凝土间黏结-滑移本构模型.