钢管混凝土弯扭构件的理论分析和试验研究

本考虑不同加载路径，对钢管混凝土弯扭构件进行了深入系统的理论分析。为了验证理论分析结果的正确性，进行了１２个弯扭构件的试验，结果表明，理论分析结果与试验结果吻合良好。论最后还推导了钢管混凝土弯扭构件承载力相关方程，从而使钢管混凝土纯弯、纯扭和弯扭构件承载力设计计算公式相互衔接起来，便于实际应用。     

钢管混凝土压扭,弯扭构件承载力相关方程

本文在对钢管混凝土压扭、变扭构件进行全过程分析结果的基础上，推导了钢管混凝土压扭和变扭构件承载力相关方程。采用相关方程计算钢管混凝土压扭和弯扭构件的承载力，方法简便，符合实用原则，并且和轴压、纯弯及纯扭构件承载力计算公式相衔接。最后，本文提供了压扭和弯扭构件设计公式。     

受扭构件非线性分析

以薄膜元模型为基础，考虑混凝土的“软化效应”，对钢筋混凝土受扭构件进行非线性分析，模拟构件受力的全过程，并对构件的承载力和变形进行了计算，理论分析结果与试验结果吻合较好。     

锈蚀钢筋混凝土构件抗剪承载力的试验研究与理论分析

基于钢筋混凝土构件抗剪机理，详细讨论了钢筋锈蚀对混凝土构件的抗剪承载力的影响，得出了影响锈蚀钢筋混凝土构件抗剪强度的主要因素；根据试验分析，提出了考虑钢筋锈蚀的钢筋混凝土压弯构件抗剪承载力计算表达式，该公式的计算值与试验结果吻合较好。     

冷弯薄壁型钢双肢拼合构件轴压承载力研究

目前我国相关规范对冷弯薄壁型钢组合截面构件的承载力设计方法比较粗略。基于已有的卷边槽形截面构件和由其组成的组合箱形截面构件的轴心受压承载力试验研究结果,通过有限元模拟和理论分析研究了此类构件拼合前后的受力性能的差异。分析了安装误差和连接件间距对拼合构件承载力的影响。提出了针对组合箱形和工字形截面构件的轴心受压承载力设计方法。研究表明,组合箱形截面构件的整体屈曲和畸变屈曲承载力较单肢截面构件有一定提高,而组合工字形截面构件仅整体屈曲承载力有一定提高。设计承载力与试验结果的比较表明,所提出的建议设计方法基本合理,可为相关规范的编制提供参考。     

腹板开圆孔冷弯卷边槽钢轴压构件畸变屈曲承载力试验及计算方法

对26根屈服强度为235 MPa的腹板开孔和未开孔冷弯薄壁型钢截面轴压构件进行畸变屈曲承载力试验研究,分析构件的屈曲模式和极限承载力。将我国及北美相关规范计算的构件承载力以及非线性有限元数值模拟结果与试验结果进行分析比较,并对腹板开孔冷弯薄壁型钢截面轴压构件的承载力合理计算模式进行研究。结果表明:对于中等长度腹板开孔冷弯薄壁型钢截面轴压构件主要出现局部、畸变和整体屈曲的相关作用;腹板开孔对构件畸变屈曲稳定承载力有一定的降低作用;采用折减构件有效截面面积的修正方法可计算开孔构件的畸变屈曲稳定承载力;非线性有限元方法可用于腹板开孔冷弯薄壁型钢构件的屈曲模式和极限承载力的分析。     

一端轴心受压角钢极限承载力分析

一端轴心受压角钢构件广泛用于输电塔结构中,由于受杆件端部约束条件和缺陷的影响,分析压杆的稳定承载力就成为一个非常复杂的问题.解析法分析了四类构件的稳定承载力大小,解析法时采用能量关系,考虑边界约束条件简化问题,理论分析了试验构件的极限承载力,与试验结果对比表明,弹性理论解析解明显高估了构件的承载力,用试验法分析构件受力性能更为安全.     

高强钢方管截面双向压弯构件局部和整体相关屈曲研究

采用ANSYS软件建立的考虑初始几何缺陷和残余应力影响的有限元模型分析了板件宽厚比、构件长细比以及荷载相对偏心率对构件极限承载力的影响;提出了利用有效屈服强度系数来计算构件极限承载力的建议公式。研究表明:板件宽厚比(或构件长细比)增大均会导致构件无量纲极限承载力减小,且无量纲极限承载力的减幅会随偏心率的增大而减小;偏心率增大也会使构件无量纲极限承载力减小;构件弯矩-轴力相关曲线大致呈线性变化;建议公式计算结果与有限元计算结果吻合较好。     

钢管混凝土纯扭转问题研究

本文介绍了４个钢管混凝土纯扭构件的试验研究。试验结果表明，在加载过程中，钢管和核心混凝土整体变形协调，钢管混凝土构件表现出良好的塑性性能。笔者利用有限元法对这类构件进行了全过程分析，其结果与试验结果吻合良好。最后，定义了钢管混凝土纯扭构件抗扭承载力指标，并提供了其抗扭承载力简化计算公式。本文还对钢管混凝土综合剪切模殴等物理指标的确定提供了简化计算式。     

开长圆孔轴压构件畸变屈曲承载力试验

对26根腹板开长圆孔和未开孔冷弯薄壁型钢截面轴压构件进行畸变屈曲承载力试验研究,分析构件的屈曲模式和极限承载力。利用现行国家规范GB50018-2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》、北美冷弯钢结构构件设计规范AISI S100-2012计算构件承载力及非线性有限元数值模拟结果与试验结果进行分析比较。在此基础上,对腹板开长圆孔冷弯薄壁型钢截面轴压构件的承载力合理计算模式进行研究。结果表明:对于中等长度腹板开孔冷弯薄壁型钢截面轴压构件主要出现局部、畸变和整体屈曲的相关作用;腹板开孔对构件畸变屈曲稳定承载力有一定的降低作用;采用折减构件有效截面面积的修正方法可计算开长圆孔构件的畸变屈曲稳定承载力。     

钢筋混凝土双向偏压剪扭复合受力构件抗震性能试验研究

通过对 8根承受双向偏压剪和反复扭矩作用构件的模型试验 ,对构件的破坏形态、滞回性能、延性及耗能能力、承载能力等进行了分析 ,提出了基于抗震设计的复合受扭构件承载力的计算公式和恢复力模型。     

T形、L形截面钢筋砼双向压弯构件正截面承载力的研究

对１１根Ｔ形、６根Ｌ形及２根矩形截面钢筋砼双向压弯构件进行了试验研究,在此基础上用电算程序进行理论计算,结果与试验结果吻合较好。同时还根据大量电算分析揭示了Ｔ形、Ｌ形截面双向压弯构件正截面承载力的变化规律。最后,编写了用于配筋计算的电算程序,该程序亦适用于其它任意截面形状压弯构件的正截面承载力计算。     

Q460高强角钢轴心受压构件极限承载力试验研究

为研究Q460高强角钢轴压构件的受力性能,采用静力试验对试件破坏状态和稳定承载力进行分析,两端设置球铰、单刀口铰和双刀口铰支座,分析了不同铰接方式对构件受力性能的影响。结果表明,采用不同支座均能很好地反映杆件的受力性能;短构件的极限承载力由钢材强度控制,长细比变化对其影响很小,长细比等于30和45的试件以局部破坏为主,长细比等于60和80的杆件以整体弯曲失稳为主。比较试验和各规范理论计算结果发现,试验值显著高于中国DL/T5154—2002杆塔技术规定计算值,与美国ASCE 10—97导则计算值吻合较好。     

钢筋混凝土双向偏压剪构件在反复扭矩作用下受扭性能试验研究

通过对8根柱模型的试验,以轴压比和相对偏心距为主要研究参数,对承受双向偏压剪作用的构件在反复扭矩作用下的破坏机理、承载能力、变形性能、滞回性能等进行了分析,提出了双向偏压剪及反复扭矩作用下的开裂扭矩和极限受扭承载力计算公式。     

Behavior of concrete-filled double skin steel tubular columns with octagon section under axial compression

Based on some conclusions of two kinds of concrete-filled double skin steel tube (CFDSST) members with circular or square sections, a new kind of CFDSST with octagonal section, where the outer tube has an octagonal section and the inner tube has a circular section, is proposed in this paper. Behaviors of the CFDSST members with octagon section subjected to axial compression are investigated, and some curves of load-strain of steel tubes and confined concrete and the bearing capacity of members are obtained. It is indicated that the bearing capacity of the columns with octagonal section is larger than that with square section and is smaller than that with circular section, and the bearing capacity of members is related to the ratio of the straight side to the bevelled one. Based on the proper stress-strain relationship, a couple of numerical analyses are made using the finite element software named ANSYS. Finally, a simplified formula is proposed in the paper, and the numerical results agree well with the experimental results and the mathematical solutions. The results are valuable for engineers.     

八边形中空夹层钢管混凝土轴压短柱力学性能的研究

在总结圆中空夹层钢管混凝土和方中空夹层钢管混凝土柱受力性能与工程应用优缺点的基础上,提出采用八边形中空夹层钢管混凝土结构的合理性。对八边形中空夹层钢管混凝土轴压短柱力学性能进行试验分析,得到构件各组成部分的荷载-应变关系曲线和极限承载力值,由试验现象与试验结果发现八边形截面中空夹层钢管混凝土柱的承载能力比方形截面柱承载能力高,比圆形截面柱承载能力稍低,且与八边形直边与斜边之比相关。为拓展此类构件应用的几何尺寸范围,在确定材料合理的应力-应变关系模型后,采用有限元方法进一步分析此类构件的力学性能,由此得到的荷载-应变关系曲线以及构件承载力与试验结果能较好地吻合。通过对影响构件承载能力各主要参数的分析,利用试验与数值模拟结果,提出轴压条件下八边形中空夹层钢管混凝土短柱极限承载力的计算公式,供工程设计人员参考。     

四边形截面圆弧空间钢管桁架拱平面内稳定性及试验研究

通过大挠度弹塑性有限元分析研究桁架拱在集中荷载、水平均布荷载、轴线均布荷载等不同荷载形式下的失稳与破坏机理,考察截面高宽比、矢跨比、腹杆夹角、腹杆尺寸等几何参数对桁架拱稳定承载力的影响,结果表明在不同参数条件下,桁架拱可能发生弦杆局部失稳、腹杆局部失稳、整体失稳以及局部与整体相关失稳等破坏形式;与拱的整体失稳和弦杆局部失稳相比,腹杆失稳会导致承载力的大幅下降,设计中应保证腹杆不先发生破坏。在理论分析的基础上,设计4榀矩形及梯形截面空间桁架拱模型进行了平面内稳定性能试验研究,分析表明两种截面形式的桁架拱在平面内具有基本相同的刚度和承载能力,其承载力设计可以采用相同公式。最后,基于静水压力作用下桁架拱的面内稳定设计曲线,通过大量的算例分析,提出轴力和弯矩共同作用下四边形截面圆弧形空间钢管桁架拱的整体面内稳定承载力设计方法。     

Tragfähigkeit von schlanken Druckgliedern aus Beton und Mauerwerk

Bearing capacity of slender compression members in concrete and masonry. Theoretical analysis about the bearing capacity of slender structural members use for the derivation of the bearing capacity reduction factors differential equation or numerical analysis. The analytical formulation by Hansen [4] delivers with similar assumptions as by Haller [2] a design concept with direct derivation of the eccentricity‐curvature relation and the bearing capacity for linear and non‐linear stress distribution in the section. In this paper the bearing capacity with rectangular stress distribution in the section has been derived in similar way. Using the limit term it's able to differ between cracked and uncracked sections. Another limit term defines, whether the section is in the buckling or the compression area. Depending on state and area the bearing capacity can be calculated directly. On the compressed side of the section it can lead to material softening. The stress decrees at the edge enlarge the curvature of the column and reduce bearing capacity.     

非等壁厚矩形钢管混凝土构件抗弯力学性能的试验研究

通过对3个非等壁厚矩形钢管混凝土纯弯构件的试验研究,考察非等壁厚矩形钢管混凝土受弯构件的力学性能。试验结果表明,非等壁厚矩形钢管混凝土受弯构件具有良好的延性和后期承载力,其抗弯性能优于同等条件用钢量的等壁厚矩形钢管混凝土构件。所得结论可供有关工程设计和理论研究参考。     

CFRP钢管混凝土轴压长柱试验研究

通过18根CFRP钢管混凝土轴压柱和用于对比的6根钢管混凝土轴压柱的承载力试验研究,初步探讨CFRP钢管混凝土轴压柱的受力性能以及CFRP对钢管混凝土轴压柱承载力的提高效果。分析了CFRP约束效应系数和长细比对CFRP钢管混凝土轴压柱承载力的影响。研究结果表明:在本次试验的参数范围内,CFRP可以有效提高钢管混凝土轴压柱的承载力;CFRP对钢管混凝土轴压柱承载力的抬高率近似随着CFRP约束效应系数的增加而增加、随着长细比的增加而减小,当长细比达到某一定值时,提高率为零。并根据试验所得到的长细比影响折减系数引入钢管混凝土的长细比影响折减系数,确定了CFRP钢管混凝土轴压柱承载力的计算方法,与试验结果比较吻合良好。