L形钢板连接式方钢管混凝土组合异形柱双向压弯稳定性试验研究

对L形钢板连接式方钢管混凝土组合异形柱进行了双向压弯试验,分析了在双向压弯荷载作用下偏心距的变化对L形异形柱的竖向应变、侧向挠度、各单肢柱柱中截面的横向应变以及连接钢板的竖向应变等参数的影响。结果表明,在双向压弯荷载作用下,L形异形柱的极限承载力随着偏心距的增大而降低;连接钢板对各单肢柱的约束作用较强,保证了L形异形柱的整体性,各单肢柱可以协同变形。研究结果为后续L形钢板连接式方钢管混凝土组合异形柱其他受力性能的研究提供了参考。     

L形无孔钢板连接式方钢管混凝土组合异形柱长柱轴心受压极限承载力试验研究

对4根具有不同长细比的无孔钢板连接式方钢管混凝土组合异形柱长柱进行轴压试验研究。结果表明:与单根方钢管混凝土柱相似,无孔钢板连接式钢管混凝土组合异形柱的极限承载力随着长细比的增大而减小,其破坏形态也随着长细比的变化而不同。由试验得到的异形柱的侧向挠度值及应变分布规律可知,试件绕着与X-X轴呈45°的X'-X'轴发生整体失稳破坏;通过对连接钢板的应变分析得到,连接钢板参与了整个异形柱的受力。     

T形截面方钢管混凝土组合异形柱压弯性能研究

通过压弯试验,对T形截面方钢管混凝土组合异形柱的压弯性能进行研究。试验结果表明,试件最终破坏形式为整体弯曲型失稳破坏。结合压弯试验进行非线性有限元模拟,有限元模型的破坏形式、荷载-位移曲线和极限承载力等均与试验结果吻合较好,验证了有限元分析的可行性。利用有限元方法分析柱高度、钢材强度和混凝土强度对异形柱压弯承载力的影响,分析表明,钢材强度对异形柱压弯承载力影响较大。     

T形截面方钢管混凝土组合异形柱压弯承载力的神经网络方法研究

对T形截面方钢管混凝土组合异形柱压弯性能进行了有限元分析和试验研究,通过对所得结果进行对比分析,验证了有限元程序的可行性。此外,通过神经网络学习及承载力结果对比,验证了神经网络的可行性和精确性。并采用神经网络对T形截面方钢管混凝土组合异形柱压弯承载力影响因素进行了参数化分析。结果表明,承载力随着钢材强度、混凝土强度、钢管尺寸的增大而增大。     

T形方钢管混凝土组合异形柱偏压承载力研究

通过理论计算和有限元模拟对T形方钢管混凝土组合异形柱的偏心受压承载力计算方法进行研究。设计9根不同长细比偏心力作用的T形组合柱,借鉴《矩形钢管混凝土结构技术规程（CECS159：2004）》压弯构件的计算方法,对设计构件进行理论计算,并应用ANSYS有限元软件对设计构件进行偏压承载力计算。分析结果表明：T形组合柱在偏心受压破坏时,为整体弯曲破坏;理论计算与有限元分析计算结果吻合较好;验证了采用理论计算方法计算方钢管混凝土组合异形柱偏压承载力的可行性。     

L形缀板式方钢管混凝土组合柱轴压性能试验研究

在L形方钢管混凝土组合异形柱基础上,设计L形缀板式方钢管混凝土组合柱,对L形方钢管混凝土组合柱进行轴压荷载试验,研究在轴压荷载作用下缀板对L形钢管混凝土组合柱承载力和破坏形态的影响。由试验结果可知,焊接缀板有效地提升了L形钢管混凝土组合柱的整体性和轴压承载力,且当缀板面积超过60%后承载力提升不明显,综合比较缀板面积为60%时构件性价比最高。研究成果为后期L形缀板式钢管混凝土组合柱的压弯和抗震等性能研究提供了基础。     

十字形截面方钢管混凝土组合异形柱压弯性能研究及优化

对十字形截面方钢管混凝土组合异形柱在单向压弯状态下进行试验研究和有限元分析,并在此基础上对构件连接板进行优化。结果表明,十字形截面方钢管混凝土组合异形柱整体压弯性能良好、承载力高以及截面延性较大;有限元软件ANSYS分析得出结果与试验结果吻合良好,验证了ANSYS建模计算的准确性;根据试验和有限元对比分析结果,对连接钢板进行拓扑优化,探究其在结构中的合理形式。     

L形方钢管混凝土组合异形柱单向压弯稳定性研究

在对构件单向压弯受力特点分析的基础上,设计了L形方钢管混凝土组合异形柱单向压弯试件。通过压弯试验,得到了构件的破坏形式、荷载-竖向位移曲线、单肢挠度曲线和荷载-应变曲线。通过对我国现行的四本规程中的压弯稳定计算公式的计算结果进行比较发现,在计算开孔连接板连接的L形方钢管混凝土组合异形柱的压弯承载力时,作为缀件的连接板对构件压弯承载力的贡献不应被忽略,应采用整体式计算模型进行计算。CECS159∶2004规程和GJB 4142—2000规程的计算结果与试验结果吻合良好。     

L形方钢管再生混凝土组合异形柱轴压力学性能研究

为研究L形方钢管再生混凝土组合异形柱的轴压力学性能，在试验基础上，对L形方钢管再生混凝土组合异形柱进行了数值模拟，通过与试验结果对比，验证了模拟结果的准确性。分析表明，当再生粗骨料取代率超过40%时，异形柱的弹塑性阶段不明显，有直接进入塑性阶段的趋势。考虑钢材强度、钢材厚度、方钢管宽度和连接板宽度等因素，对L形方钢管再生混凝土组合异形柱进行了参数化分析。参数化分析结果表明：随着钢管内再生混凝土粗骨料取代率的提高，异形柱的峰值承载力减小，刚度降低，延性降低；相同粗骨料取代率下，随着钢材强度提高、钢材厚度的提高和方钢管宽度的增加，异形柱的峰值承载力逐渐增大；而连接板宽度对试件的峰值承载力影响不大。     

双排缀板连接的T形钢管混凝土异形柱抗震性能有限元分析

本文提出了一种由方钢管混凝土小柱通过双排竖向缀板连接而成的T形方钢管混凝土组合异形柱,为研究该种组合异形柱的抗震性能,基于ABAQUS建立了20组T形异形柱的有限元模型,通过改变模型柱的加载方向、轴压比、混凝土强度及钢材强度,得出各模型柱的滞回曲线、骨架曲线及刚度退化曲线,并进行了延性与耗能分析。结果表明:较低的轴压比有利于承载力、延性及耗能的增加,但刚度降低;更高的混凝土强度有助于耗能能力的提升,但延性下降,承载力变化不大;当提高钢材强度时,承载力、延性及耗能均明显提升。     

H型钢连接L形方钢管混凝土组合异形柱偏压性能研究

为提升方钢管混凝土组合异形柱加工制作的便捷性与精度、减小焊接对板件变形的影响，提出了新型H型钢连接L形方钢管混凝土组合异形柱(LCFST-H),并研究其偏压荷载下的力学性能。设计了两个试件进行偏压加载试验，建立计算模型开展有限元分析。在验证有限元模型准确性的基础上，分析了H型钢连接板尺寸、方钢管截面尺寸、柱高度等参数对组合异形柱偏压受力性能的影响。结果表明：构件破坏形式为整体弯曲失稳与局部屈曲破坏，达到极限承载力后，单肢柱之间仍能通过H型钢连接板很好地协同工作，具备一定承载能力，体现出较高的延性性能。方钢管截面尺寸和柱高度对其偏压性能影响较大。结合相关规范，给出了H型钢连接L形方钢管混凝土组合异形柱单向偏压承载力计算公式，公式计算结果与有限元结果吻合较好。     

基于神经网络的十字形截面方钢管混凝土组合异形柱轴压承载力研究

采用有限元法对方钢管混凝土组合异形柱轴压性能进行模拟分析,通过有限元模型的破坏形式和轴压承载力与试验结果对比,验证了有限元程序的可行性。基于有限元分析结果,训练神经网络,通过承载力的对比,二者误差较小,验证了神经网络的可行性和精确性。利用神经网络对十字形截面方钢管混凝土组合异形柱轴压承载力影响因素进行参数化分析,结果表明承载力随着钢材强度、混凝土强度、钢管高度、钢管尺寸和钢管厚度的增大而增大。     

组合T形截面钢管混凝土柱偏心受压试验研究

在分析各种异形钢管混凝土柱工程应用的基础上,提出组合T形截面钢管混凝土柱。考虑长细比、偏心距等参数的影响,设计制作18个组合T形钢管混凝土柱试件。通过偏心受压试验,对长细比16.0<λ≤28.8的组合T形钢管混凝土柱压弯性能进行研究,考察试件的破坏形态,实测试件的荷载-应变曲线和荷载-柱中挠度曲线,分析各参数对试件偏心受压力学性能的影响。通过试验数据回归分析,参考国内外相关规范,提出组合T形截面钢管混凝土柱偏心受压承载力计算公式。试验结果表明：偏心受压柱均为弯曲失稳破坏,长细比越大,弯曲破坏特征越明显;偏心距越大,试件极限承载力越低。研究表明,组合T形钢管混凝土柱的两个组成部分能很好地协同工作,力学性能较好;所提出的承载力计算公式可供工程设计参考。图10表3参8     

T形方钢管混凝土组合异形柱偏压性能试验研究

T形方钢管混凝土组合异形柱具有良好的力学性能,以试件长度、偏心距、偏心方向为试验参数,设计9个不同长细比的试件进行偏心受压试验,观察试件的破坏形态,得到荷载-应变曲线和荷载-挠度曲线,并分析各参数对试件偏心受压性能的影响。试验结果表明:长度为600mm的试件发生了强度破坏,长度为1 500、1 800mm的试件发生了弯曲失稳破坏;试件长度越长,弯曲破坏特征越明显;偏心距越大,偏压承载力越低;偏心方向对偏心受压性能的影响相对较小。与相关规范计算结果对比发现,按DBJ/T 13-51—2010计算的结果与试验结果吻合最好。研究结果表明,T形方钢管混凝土组合异形柱延性较好,方钢管之间可以协同工作,偏心受压力学性能良好。     

双缀板式L形钢管混凝土柱抗震性能研究

以一种由钢管混凝土端柱与双排竖向缀板连接而成的L形截面钢管混凝土组合柱为研究对象,利用ABAQUS软件建立简化模型,分析该新型组合异形柱的抗震性能。通过改变轴压比、钢材强度、混凝土强度以及缀板宽厚比参数,得出各模型柱在往复荷载作用下的滞回曲线、骨架曲线及刚度退化曲线,并进一步分析了各模型柱的延性与耗能能力。结果表明:提升钢材强度能有效提高承载力、延性及耗能能力;增大轴压比时,承载能力、延性、耗能均降低;混凝土强度对抗震性能影响不明显,随着混凝土强度的提升,承载力变化不大,延性略微下降;增大缀板宽厚比,承载力显著提高,初始刚度、延性及耗能增大,但刚度退化速度加快。     

组合十字形钢管混凝土柱承压性能有限元分析及承载力计算

为研究组合十字形钢管混凝土柱承压性能(轴压、偏压)和承载力计算方法,以有限元软件ABAQUS分析为主要研究手段,结合已有的6个试件的实测数据,并以偏心距、长细比、截面含钢率、混凝土强度等级和钢材屈服强度为变化参数进行了26个试件的拓展分析,探讨了各影响参数对组合十字形钢管混凝土柱承压性能的影响,分别研究了组合十字形钢管混凝土柱轴心受压柱和偏心受压柱的极限承载力计算方法,并提出实用设计算式。研究结果表明：组合十字形钢管混凝土柱极限承载力随着偏心距和长细比的增加而降低,随着含钢率、混凝土强度和钢材屈服强度的提高而提高,其中偏心距和混凝土强度较小时承载力退化较快,承载力随含钢率的增加呈近线性增长,槽钢强度的提高更能提高试件的承载能力。基于约束混凝土理论提出的组合十字形钢管混凝土承压(轴压、偏压)极限承载力计算方法有较好的适用性。     

内置钢骨组合L形截面钢管混凝土短柱轴压性能试验研究

为提高异形截面钢管混凝土柱的轴压承载力,提出内置钢骨组合异形截面钢管混凝土柱。考虑套箍指标、配骨率等参数的影响,设计制作12个内置钢骨组合L形截面钢管混凝土短柱及3个未配置钢骨的组合L形截面钢管混凝土短柱两类试件;通过轴心受压试验,考察试件的破坏形态,实测试件的荷载-纵向应变曲线和承载力,分析各参数对试件力学性能的影响,并对比两类组合柱轴压性能的差异。在试验研究基础上,参考国内外相关规范,提出内置钢骨组合L形截面钢管混凝土短柱轴心受压承载力计算式。研究表明,内置钢骨组合L形截面钢管混凝土短柱轴压承载力高,增大套箍指标和配骨率可以明显提高试件承载力,所提出的承载力计算式可供工程设计参考。     

L形缀板式方钢管混凝土组合柱压弯性能试验研究

对L形缀板式方钢管混凝土组合柱进行偏压试验,分析了在偏压荷载作用下缀板对L形钢管混凝土组合柱的承载能力和破坏状态等参数的影响。结果表明,在偏压荷载作用下,L形缀板式方钢管混凝土组合柱的极限承载力要比普通方钢管混凝土组合柱高,且L形缀板式方钢管混凝土组合柱通过缀板的连接使组合柱的整体性较强,各肢柱可以协调变形。研究结果为后期L形缀板式方钢管混凝土组合柱的其他性能研究提供了参考。     

十字形方钢管混凝土组合异形柱压弯性能和可靠度分析

运用ANSYS有限元软件,对单向压弯状态下十字形截面方钢管混凝土组合异形柱进行仿真计算,并在此基础上采用蒙特卡罗法分析结构的可靠度。结果表明,十字形方钢管混凝土组合异形柱具有承载力高、塑性和韧性好的特点;钢管与混凝土能良好地协同工作,提高了混凝土的承载能力。与此同时,ANSYS分析得出柱子高度、截面尺寸等参数对结构最大侧向位移和应力强度的灵敏度影响较大,同时得出结构的可靠度概率。     

薄壁型钢管混凝土组合柱压弯承载力分析

采用ANSYS有限元程序模拟分析薄壁型钢管混凝土组合柱压弯承载力极限值,与有关试验值和规程计算值比较表明,精度较高。通过对2个系列共16个组合柱试件的非线性有限元分析,探讨了薄壁型钢管厚度和荷载偏心距对组合柱压弯承载力的影响机理,得出的结论可供工程设计和施工参考。