高强混凝土管柱轴心受力性能试验研究及分析

通过4根高强混凝土管柱长柱的受压全过程试验及2根管柱的受拉全过程试验,研究了高强混凝土受压管柱的正常使用状态及极限状态的受力及变形特征、破坏过程及其承载力.并且研究了高强混凝土受拉管柱在正常使用状态下的变形规律、裂缝开展情况及受拉承载力.通过试验,发现高强混凝土管柱破坏具有突然性.同时用数值积分方法编制了非线性分析程序并分析了9根高强混凝土管柱.结果表明,计算结果与试验数据吻合较好,并且管柱承载力主要取决于混凝土强度及长细比.     

钢骨-圆钢管高强混凝土组合长柱轴心受压分析

为了研究钢骨-圆钢管高强混凝土组合长柱轴心受压的力学性能,采用ABAQUS软件建立钢骨-圆钢管高强混凝土组合长柱轴心受压有限元分析模型,讨论了组合长柱典型试件荷载-变形关系曲线,不同受力阶段应力分布规律及最终破坏模态.通过进行参数分析,考虑不同参数对组合长柱轴心受压力学性能的影响,利用回归分析得到组合长柱轴心受压承载力简化计算公式.结果表明,混凝土强度、配骨指标和钢材强度对组合长柱轴心受压承载力影响较大,长细比影响较小,简化公式计算结果与有限元计算结果及试验结果吻合良好.     

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．     

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.     

外包钢高强混凝土小偏压中长柱试验研究

在对１０根外包钢高强混凝土小偏压中长柱的试验基础上，进行角钢与混凝土整体共同工作情况、中长柱的破坏形态、角钢与受压区混凝土的受力性能、曲率和挠度分布规律、承载力计算等多方面的分析研究，还对外包钢高强混凝土小偏压中长柱进行了全过程分析     

GFRP筋混凝土大偏心受压柱试验研究

为了探寻GFRP筋混凝土大偏心受压柱的破坏机理和设计方法,完成了5根GFRP筋混凝土柱的大偏心受压试验,展现了GFRP筋混凝土大偏心受压柱从开始加载到破坏的全过程。重点分析了GFRP筋混凝土偏心受压柱在受拉区混凝土达到限值裂缝宽度0.5 mm时和受压区混凝土压碎时的状态,并对5根GFRP筋试件进行了有限元仿真分析。结果表明:GFRP筋混凝土大偏心受压柱的破坏模式是受拉区混凝土先达到限值裂缝宽度,然后受压区混凝土才被压碎;当受压区混凝土被压碎时受拉区裂缝宽度已经远远超过了限值0.5 mm,说明GFRP筋混凝土大偏心受压柱的设计极限状态是由裂缝宽度控制的。最后,得出了设计极限状态下受压区混凝土的压应变值,为GFRP筋混凝土大偏心受压柱的配筋计算提供了理论依据。     

钢筋高强混凝土柱轴压性能尺寸效应试验

为揭示钢筋高强混凝土柱的尺寸效应规律,进行了不同几何尺寸、不配置箍筋的钢筋高强混凝土柱轴心受压性能试验,对比分析了不同几何尺寸试件的破坏特征、名义应力-应变曲线、承载力、变形及刚度.结果表明,未设置箍筋的钢筋高强混凝土柱轴心受压承载力、破坏特征和变形能力表现出一定的尺寸效应。     

FRP管高强混凝土轴压力学性能研究

目的研究FRP管高强混凝土轴压柱的受力性能,以利于实际工程的设计．方法通过4根FRP管高强混凝土组合柱轴压试验,探讨组合柱的破坏特征及受力特点,研究FRP管纤维缠绕角度、FRP管厚度等参数对组合柱受力性能的影响．基于叠加法,分析混凝土和FRP管对承载力的贡献．结果组合柱承载力随着FRP管壁纤维缠绕角度的减小而增加,随着FRP管壁厚度增加而增加,采用叠加法研究并推导出了一组更为合理的FRP管高强混凝土组合柱轴心受压承载力计算公式．结论理论计算结果与试验结果吻合良好．     

高强混凝土柱小偏心受压性能尺寸效应试验研究

为了解高强混凝土柱小偏心受压性能的尺寸效应,进行了3组不同几何尺寸的高强混凝土柱小偏心受压破坏试验,其截面几何尺寸分别为200mm×200mm、400mm×400mm、800mm×800mm,对比分析了其破坏形态、承载力、变形能力及截面应变分布规律,揭示了其尺寸效应规律。研究结果表明,高强混凝土柱的小偏心受压破坏形态和横截面应变分布规律基本相同,其尺寸效应不明显;高强混凝土柱的小偏心受压承载力和变形能力存在明显尺寸效应,随着截面尺寸的增大,其极限承载力的安全储备量减小,变形能力减弱。     

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.     

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。     

Theoretical modeling of steel reinforced ECC column under eccentric compressive loading

Fiber reinforced cementitious composites(ECC) are a class of advanced composites with strain hardening and multiple cracking behaviors. Substitution of concrete with ECC can significantly improve the seismic resistance and durability of the infrastructures. In this paper, it is proposed to use ECC as the matrix of frame columns for improving its load carrying capacity, ductility, and avoiding the brittleness of concrete. Based on the assumption of plane remaining plane and constitutive models of materials, theoretical models for calculating the load-carrying capacity of the steel reinforced ECC columns under small and large eccentric compression are proposed. With the parameters of the constitutive models from the existing experimental data, the relationship between ultimate axial load and moment capacities is also derived with the proposed models. To verify the validity of the proposed theoretical models, finite element analysis with the software of ATENA is conducted to simulate the mechanical behavior of the steel reinforced ECC columns under eccentric compressive loading. The calculation results from the theoretical models show good consistency with the simulated results, indicating that the proposed models are feasible and reliable for design. Finally, based on the theoretical models, the effect of the ultimate tensile strain and compressive strength of ECC, longitudinal reinforcement ratio on the load carrying capacity of the steel reinforced ECC column are comprehensively studied.     

3D打印混凝土永久模板叠合柱的抗压性能数值模拟研究

为深入研究3D打印混凝土永久模板叠合柱的抗压性能,基于3D打印混凝土永久模板叠合柱及同尺寸整体现浇对照柱试验建立构件数值模型,模拟分析其轴压荷载-位移响应及失效形态。针对界面粘结性能、现浇混凝土抗压强度、打印模板厚度、荷载偏心距等参数开展3D打印混凝土永久模板叠合柱的抗压性能计算分析,研究表明：叠合柱轴压极限承载力随着薄弱界面剪切强度、刚度及现浇混凝土抗压强度的增大而增大。由于打印材料的抗压强度高于现浇混凝土,叠合柱抗压极限承载力提升率与打印模板厚度呈近似线性关系,叠合圆柱的抗压极限承载力随着荷载偏心距的增大而降低,呈近似线性负相关。此外,偏心距对叠合圆柱极限承载力下降幅度的影响大于现浇圆柱。     

Low cyclic fatigue performance of concrete-filled steel tube columns

Eight concrete-filled steel tubular(CFT) columns were tested subjected to cyclic loading under constant axial load. Experimental parameters included axial compression ratio, loading sequences, and strength of concrete and steel. The seismic performance of CFT columns and failure modes were analyzed. The test results show that different axial load ratios and loading sequences have effects on the load carrying capacity, ductility and energy dissipation capacity of CFT columns, as well as the failure modes of the CFT columns. The failure pattern can be categorized into two types: local buckling failure of steel tube in compression zone, and low cycle fatigue tearing rupture failure of steel tube. The seismic behavior was evaluated through the energy index obtained from each cycle.     

玻璃纤维聚合物约束混凝土柱轴压比限值研究

对采用外粘玻璃纤维布加固震损柱进行低周反复荷载试验 ,研究其力学性能。试验结果表明 :无论轴压比的高低 ,加固后柱的承载力和位移延性都有了不同程度的提高和改善 ,高轴压比柱的效果更加明显 ,加固前为小偏压破坏的柱 ,加固后变成了大偏压破坏 ,变形性能和耗能能力显著提高。基于试验结果和约束混凝土的计算分析理论 ,导出了玻璃纤维聚合物加固柱的轴压比限值。计算结果和试验结果均表明 ,加固后柱的轴压比限值可予以适当放宽。     

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.     

高温下钢管约束型钢混凝土柱的受力性能

火灾下无防火保护的结构构件温度会迅速上升,从而造成钢材和混凝土的强度明显下降。为了研究火灾下钢管约束型钢混凝土柱的受力性能,考虑火灾下钢管约束型钢混凝土柱的不均匀温度分布及温度对材料力学性能的影响,提出了火灾下受轴心荷载作用的钢管约束型钢混凝土柱承载力的计算方法。利用有限元软件ABAQUS对提出的计算方法进行了验证,结果吻合较好。进而采用该计算方法对影响高温下承载力的参数进行了分析,研究表明：随着构件截面尺寸的增加以及混凝土强度和钢材强度的提高,构件的承载力逐渐增加,而钢管壁厚的改变对承载力并无太大影响。利用有限元软件ABAQUS分析了荷载比、构件尺寸、钢管壁厚等因素对构件耐火极限的影响,发现耐火极限随着荷载比和钢管壁厚的增加而减小,随着构件尺寸的增加而增大。     

钢管聚丙烯纤维超高强石渣混凝土短柱的静力特性

以试件的直径、径厚比和混凝土强度等级为试验参数进行了19根试件的轴心抗压试验,考察了钢管聚丙烯纤维超高强石渣混凝土短柱轴心受压时的破坏形态,揭示了影响其力学性能的因素和规律.试验结果表明:钢管内填充低碳聚丙烯纤维超高强石渣混凝土可以解决由于自收缩偏大引起的钢管混凝土脱空问题;在试验参数范围内,影响试件静力特性的主要因素是套箍指标和核心混凝土强度;荷载-平均应变关系曲线可以分为4个阶段,即弹性阶段、弹塑性阶段、承载力下降阶段和承载力回升阶段;所有试件都呈剪切型的破坏特征,残余承载力达到极限荷载的80%以上,都有较好的延性性能,极限应变达到8.67%～24.9%;最后,推荐了经回归分析得到的钢管聚丙烯纤维超高强石渣混凝土短柱轴心受压极限承载力的计算公式,计算结果与试验数据比较吻合.     

钢管RPC短柱的抗轴向冲击性能

基于Hopkinson压杆冲击试验和数值模拟分析,研究了钢管RPC构件对高应变速率冲击荷载的动力响应规律,获得了这种构件的承载力提高系数及构件中钢管与RPC芯柱对冲击动荷载的分配比例关系.