轴压下GFRP管-混凝土-钢管组合柱的尺寸效应

为了研究尺寸效应对GFRP管-混凝土-钢管组合柱力学性能的影响,在满足几何相似性的条件下,利用静力加载的方法对具有不同试件尺寸、不同混凝土强度等级的8根试件的轴压力学性能进行了试验研究.对8根组合柱试件的试验破坏现象、荷载-应变曲线、极限承载力以及应力值变化进行相应的分析比较,结果表明,随着试件尺寸的增大,试件抵抗变形能力减弱且尺寸效应明显,而增加GFRP管壁厚可以提高试件承载力、增强试件力学性能、减少尺寸效应的影响.     

GFRP管-混凝土-钢管组合柱轴压性能

为了研究构件在不同混凝土强度和试件尺寸下的力学性能,进行了两根GFRP管-混凝土-钢管组合柱(DSTC)轴压构件的试验研究,并运用非线性有限元分析软件ANSYS,在正确建立分析模型的基础上,对8个轴压构件的荷载-应变曲线及极限承载力变化趋势进行了模拟分析.结果表明:提高混凝土强度等级时,DSTC的力学性能得到了显著提高;当试件尺寸不同时,尺寸效应对不同混凝土强度等级的DSTC力学性能的影响程度不同.     

混凝土强度对组合梁动力性能的影响

目的 研究混凝土强度对组合梁动力性能的影响,为实际工程中组合梁的混凝土强度选择提供理论基础.方法 基于ABAQUS有限元模拟软件对钢-混凝土组合梁进行模拟,将模拟结果与试验结果对比,验证有限元模拟方法的可行性.改变混凝土强度,研究其对组合梁在低周反复荷载作用下的滞回性能、刚度退化、耗能能力、钢梁与混凝土板间滑移等动力性能的影响.结果 受向下荷载时,随着混凝土强度的增大,组合梁的抗弯承载力、截面刚度、耗能能力、滑移都随着增大;受向上荷载时,混凝土强度改变对组合梁动力性能影响较小.结论 混凝土强度提高,组合梁具有较好的动力性能,当达到一定强度后,继续增大混凝土强度对组合梁动力性能的影响逐渐减弱.实际工程中应选取适合的混凝土强度,这样既满足强度要求又经济.     

混凝土强度对GFRP-混凝土-PVC管柱的轴压影响分析

在酸碱化学环境和潮湿环境中钢管容易被侵蚀,为提高结构的耐久性和承载力,在研究钢管混凝土柱和GFRP管混凝土柱的基础上,提出了GFRP-混凝土-PVC管新型组合柱。设计了一个GFRP-混凝土-PVC管组合柱,分析了组合柱的轴压力学性能,运用ANSYS对GFRP-混凝土-PVC管组合柱在不同混凝土强度等级下的轴压性能进行了数值分析。分析结果表明,随着混凝土强度的提高,GFRP-混凝土-PVC管组合柱的极限承载力提高,呈非线性变化,但承载力增长的速率减小;随着混凝土强度等级的提高,GFRP外管对核心混凝土的约束套箍效果降低,混凝土强度等级为C30时,组合柱约束能力最大,约束系数为2.31。     

开孔波折板连接的弹性混凝土-钢组合梁力学性能

目的研究开孔波折板连接的弹性混凝土-钢组合梁的静力力学性能和疲劳性能,为提高组合梁的疲劳性能提供依据.方法通过有限元软件ABAQUS对4组不同参数的开孔波折板连接件的静力推出试件进行数值模拟,探讨不同参数对波折板连接件抗剪承载力的影响,结合荷载-滑移曲线得出波折板连接件抗剪承载力近似公式.在静力分析的基础上,考虑波折板单位长度抗剪承载力,采用局部应力法并结合Goodman平均应力修正曲线对不同橡胶掺量的弹性混凝土组合梁进行疲劳寿命分析.结果随着橡胶掺量的增加,开孔波折板连接的弹性混凝土与钢组合梁静力承载力下降、滑移增大、疲劳寿命总体提高,其中10%橡胶掺量的组合梁的疲劳寿命约为等强度普通混凝土-钢组合梁疲劳寿命的2.1倍.结论开孔波折板连接的组合梁承载力高、整体连接性能强;混凝土板中掺入一定橡胶能有效地提高组合梁的疲劳寿命.     

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.     

钢-混凝土简支组合梁的非线性有限元分析

钢-混凝土组合梁能够充分发挥钢梁的抗拉强度和混凝土的抗压性能,是一种性能优越的组合结构。根据组合梁的特点,选取适合的单元类型及本构关系,探讨其网格划分和加载方式,建立了一套适用于组合梁的有限元建模方法。模拟已有试验,对比分析荷载-挠度曲线,两者计算结果吻合良好,验证了所建有限元模型是可靠的。然后利用有限元模型对组合梁的滑移特点进行了分析,得出了一些有益的结论:极限状态下,最大滑移并不在梁端,而在距梁端约200 mm的位置,说明这个部位分配的剪力最大,并且抗剪连接度越高,这种情况越明显;抗剪连接度较低时,组合梁混凝土强度等级对滑移影响不大,抗剪连接度较高时,相同荷载作用下,组合梁混凝土强度等级越高,界面产生的滑移越大。可以根据组合梁的这些特点,合理布置抗剪栓钉,减小界面滑移,提高组合梁的承载力。     

钢-混凝土组合梁连续倒塌性能与倒塌机理分析

为了研究在中柱失效情况下钢-混凝土组合梁的连续倒塌性能,利用ANSYS软件对12根组合梁柱子结构试件进行了有限元建模,分析了混凝土板中配筋率、组合梁跨高比、栓钉间距、梁端纵向约束条件等参数对组合梁连续倒塌性能的影响。结果表明,板中配筋率、跨高比、钢梁高度等参数对组合梁的抗倒塌承载力影响显著;考虑悬链线工作机制的组合梁极限抗倒塌承载力约为按照塑性铰破坏模型计算所得抗倒塌承载力的1.34~1.86倍;进行组合梁的静力倒塌分析时应考虑荷载的冲击作用,倒塌荷载动力增大系数(DIF)可在1.13~1.41之间取值。     

取代率和混凝土强度对组合梁受弯性能的影响

为了研究再生骨料取代率和再生混凝土强度对组合梁单调荷载作用下受弯性能的影响,基于有限元模拟软件ABAQUS对型钢-再生混凝土组合梁受弯性能进行了模拟研究.结果表明,随着再生混凝土强度等级的提高,组合梁的承载力提高,交接面滑移降低.随着再生骨料取代率的提高,组合梁的极限荷载呈下降趋势.取代率在50%以下时,随着取代率的增加,交接面滑移量降低.取代率提高到70%时,交接面滑移出现回升趋势.型钢-再生混凝土组合梁具有较好的受弯性能.     

冷弯薄壁型钢-加气混凝土组合梁的设计及分析

蒸压轻质加气混凝土板和冷弯薄壁型钢在低层民居中已经作为承重结构加以应用.笔者采用非线性有限元法,研究了这两种材料组合梁的设计方法,通过不同荷载形式下应力分布的结果对比,讨论荷载形式对有效翼缘宽度的影响.并得出了各种参数下的组合梁,在塑性极限阶段的混凝土有效翼缘宽度的取值方法,并根据有效翼缘宽度得出等效矩形应力分布高度的计算方法,建立了冷弯薄壁型钢-加气混凝土组合梁塑性极限承载力计算公式.     

长期荷载作用对钢管混凝土叠合柱力学性能影响

为研究长期荷载作用对钢管混凝土叠合柱力学性能的影响规律,对考虑长期荷载作用影响时构件的荷载-变形曲线进行了全过程分析.基于合理的材料本构关系模型,采用有限元法建立了长期荷载作用下叠合柱力学性能分析模型,对长期荷载作用下叠合柱的工作机理以及影响叠合柱承载力的参数进行了细致分析.结果表明:考虑长期荷载作用影响时,叠合柱的承载力降低且对应的跨中挠度增大;随着截面含钢管率的增大,在长期荷载作用阶段,叠合柱中钢管混凝土承担由钢筋混凝土卸下荷载的比例增大;当长细比大于10时,随着长细比、外包混凝土强度的增大及截面含钢管率、截面配筋率的减小,长期荷载作用下叠合柱的承载力出现下降.     

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.     

预应力CFRP板加固钢-混凝土组合梁受弯性能试验

为研究钢-混凝土组合梁经预应力碳纤维板加固后的受弯性能,设计4根预应力碳纤维板加固试件和1根不加固的对比试件. 5根试件均为工字形钢-混凝土组合简支梁,采用四点弯曲静力加载.锚固装置为自主研发的装配式预应力碳纤维板锚固系统,碳纤维板与钢梁之间的锚固主要依靠端部锚具,并辅之以专用环氧胶的黏结作用.试验中考虑碳纤维板的加固量和预应力水平两种因素对加固效果的影响.结果表明:加载全过程截面应变基本符合平截面假定;增大碳纤维板的加固量能提高钢-混凝土组合梁的抗弯极限承载力;增大碳纤维板的预应力有助于提高钢-混凝土组合梁的屈服承载力,对结构抗弯刚度贡献有限;破坏阶段碳纤维板有断裂和剥离两种形式,其强度利用率可达到80%以上.所采用的锚固系统锚固力大、可靠度高,工程实用价值大;预应力碳纤维板加固钢-混凝土组合梁,能有效提高结构的抗弯承载力,是一种补强效果很好的主动加固技术.     

外贴预应力GFRP板加固混凝土梁抗弯试验研究

通过预张玻璃纤维增强塑料GFRP(Glass Fiber Reinforced Polymer)板粘贴加固钢筋混凝土梁试验,研究了不同预应力水平和混凝土强度等级对加固梁受弯性能的影响,并对试验梁的极限承载力、截面应变、跨中挠度和刚度等进行了讨论．试验结果表明,预应力粘贴法可以提高GFRP板的强度利用率和梁的受弯承载力,且试验梁混凝土强度较高时加固效果更为明显．     

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。     

耐火钢-混凝土组合梁耐火极限和承载力

为了得到标准升温下耐火钢-混凝土组合梁截面抗弯极限承载力-时间曲线和一定荷载比下组合梁的耐火极限,基于舞钢耐火钢Q345-FR钢板高温力学性能试验结果,采用有限元方法对耐火钢-混凝土组合梁的抗火性能进行高温稳态分析和瞬态分析.考察混凝土板尺寸、钢梁截面尺寸、涂料厚度、荷载比等参数对高温下组合梁承载力和耐火极限的影响.提出耐火钢组合梁高温下承载力和耐火极限计算公式,公式计算结果与有限元结果非常吻合.将有限元计算结果与规程CECS200:2006方法的计算结果进行对比分析,结果表明规程方法偏于保守,受火时间越长,保守程度越大;建议将腹板和下翼缘的温度分开计算,修正后的规范方法计算耐火钢-混凝土组合梁的抗火性能更为合理.     

再生混凝土四边简支板受力性能试验

目的 研究再生混凝土板的力学性能,提出再生混凝土板计算公式的修正系数.方法 对4组截面尺寸及配筋率相同.再生粗骨料取代率分别为0、5%、10%、15%的混凝土板做集中荷载性能试验,并对试验数据进行分析,拟合荷载-板跨中挠度曲线.结果 得出不同再生粗骨料取代率的混凝土板的荷载-跨中挠度曲线,及混凝土板荷载-跨中挠度拟合曲线.分析再生骨料取代率与板极限承载力的关系.试验发现,随着再生骨料取代率的增加,混凝土板的开裂荷载、极限荷载降低,且极限荷载降低幅度大于开裂荷载;通过对再生混凝土板的挠度计算,得出再生混凝土板挠度在乘以修正系数1.4后,仍可以套用基准混凝土挠度公式计算.结论 为再生混凝土的广泛应用提供科学依据.     

GFRP筋混凝土板正截面疲劳性能试验研究

通过玻璃纤维聚合物(GFRP)筋混凝土板的疲劳试验,分析了疲劳循环次数对GFRP筋混凝土板剩余承载力、跨中挠度、GFRP筋应变、混凝土应变和裂缝的开展等的影响.试验结果表明,在疲劳荷载作用下,随着疲劳循环次数的增加,疲劳上限荷载对应的试件的跨中挠度不断增大,GFRP筋应变和受压区混凝土应变也大幅度增加,裂缝宽度显著变大.200万次疲劳循环后,试件的剩余承载力约为静力荷载作用下试件承载力的67%.     

GFRP肋式剪力连接件受力性能对比试验研究

剪力连接件是保证GFRP混凝土组合梁/板中两种不同材料共同工作的重要构造,设计了矩形肋和T形肋两类GFRP肋式剪力连接件,进行了3组共8个GFRP肋式剪力连接件的推出试验,包括：矩形肋开孔、T形肋开孔、T形肋不开孔3组GFRP肋式剪力连接件,得到了其破坏形态、极限承载力、荷载滑移曲线及荷载应变变化规律,重点研究肋内开孔及肋的截面形式对GFRP肋式剪力连接件受力性能的影响。试验结果表明：GFRP肋式剪力连接件的破坏形态均为混凝土劈裂破坏;对比矩形肋开孔试件,T形肋开孔试件强度高、延性好;对比T形肋不开孔试件,T形肋开孔试件强度与延性均能提高。基于试验结果,建立了考虑肋内开孔及肋截面形式影响的GFRP肋式剪力连接件极限承载力计算公式,拟合得到了GFRP肋式剪力连接件的荷载滑移曲线上升段的理论模型,建立了其抗剪刚度计算公式。     

耐火钢-混凝土简支组合梁抗火性能

为研究耐火钢-混凝土简支组合梁在火灾下的变形性能和耐火极限,基于有限元软件ABAQUS建立的分析模型分别对采用防火涂料和防火板保护的耐火钢-混凝土简支组合梁标准升温下的抗火性能进行模拟.分析了荷载比、防火保护层、材料强度、截面尺寸、混凝土楼板中纵向钢筋等因素对组合梁耐火极限的影响.结果表明:荷载比和防火保护层厚度是影响耐火钢-混凝土简支组合梁抗火性能最重要的两个因素.钢梁板件厚、翼缘宽等对耐火钢-混凝土组合梁的抗火性能有一定有利影响.材料强度、钢梁高和楼板厚、楼板宽和楼板中纵向钢筋直径对耐火钢-混凝土简支组合梁的耐火极限影响不大.同等条件下防火板比防火涂料具有更好的防火保护效果.当荷载比为0.5~0.7时,使用耐火钢替换普通钢后钢-混凝土简支组合梁的耐火极限提高35%~40%,可减小防火涂料厚度30%左右.采用中国规范(CECS 200:2006)中的方法计算耐火钢-混凝土简支组合梁的耐火极限,和有限元计算结果相比荷载比较小时偏保守.