矩形钢管混凝土受弯构件材料本构关系与失效判据研究

为了正确评估矩形钢管混凝土(CFST)受弯构件的承载力,提出钢管和核心混凝土材料本构关系的修正模型,建立CFST受弯构件的承载力失效判据。首先,考虑受拉区钢管双轴受拉有利应力状态及受压区钢管双轴拉压不利应力状态,并基于矩形CFST轴压短柱试验数据库,通过回归分析建立约束混凝土峰值应力表达式,在此基础上建立矩形钢管混凝土材料本构关系的修正模型。其次,基于构件承载能力极限状态,并合理考虑受拉区钢管的应变强化段,提出矩形CFST受弯构件的承载力失效判据。最后依据纤维模型法和试验数据库对比分析CFST受弯构件的不同材料本构关系和失效判据的精度及适用性。结果表明,所建立的CFST构件材料本构关系和承载力失效判据能够更加准确地反映矩形CFST构件的抗弯能力,具有更高的计算精度和广泛的适用性。     

预应力钢管混凝土结构计算分析与运用

针对钢管混凝土,抗压性能好,但不宜用于受弯及大偏心受压受力构件。对钢管混凝土施加体内反向预应力,可以使非预应力钢管混凝土构件中的钢管承担外荷载比重增大,紧箍效应提前发生,利于混凝土与钢管共同作用。最后,把预应力矩形钢管混凝土梁和圆钢管混凝土柱,运用在大跨度,大空间结构中,充分发挥钢管混凝土的优点,提高结构整体承载力和稳定性。     

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。     

钢管约束钢筋混凝土压弯构件滞回性能试验研究与分析

进行了4个圆钢管约束钢筋混凝土(CTRC)和4个方钢管约束钢筋混凝土(STRC)压弯构件滞回性能的试验研究,并进行了两个钢筋混凝土(RC)对比试件的试验研究。试验中的主要参数为轴压比(0.34、0.65和0.80)和混凝土强度等级(C30和C60)。试验结果表明,由于钢管对核心混凝土的有效约束,核心高强混凝土柱的承载力、延性和耗能能力得到了显著提高。随轴压比和混凝土强度的提高,CTRC压弯构件的受弯承载力提高;但轴压比和混凝土强度对试件的延性无明显影响。随轴压比和混凝土强度的提高,STRC压弯构件的受弯承载力提高,但延性下降。相同轴压比条件下,CTRC压弯构件的受弯承载力和延性明显优于STRC构件。根据试验结果,建议了钢管约束钢筋混凝土柱截面受弯承载力的计算方法。建立了钢管约束钢筋混凝土压弯构件的纤维模型数值计算方法,计算中采用随荷载的增加而不断增大钢管对核心混凝土的约束效应的方法,数值计算结果与试验结果吻合良好。     

矩形钢管混凝土构件承载力的规程对比分析

以矩形钢管混凝土轴心受压、受弯和压弯构件为研究对象,对《矩形钢管混凝土结构技术规程》和《钢管混凝土结构技术规程》关于构件承载力计算值进行了详细比较。首先,详细阐述了各规范的详细规定原则和内容。接着,以截面含钢率和构件长细比为参数,自编Matlab程序对规范内容进行了详细比较。结果表明:轴压强度承载力前者较后者更安全、轴压稳定承载力和弯矩承载力会随参数而变化、压弯平面内稳定承载力存在着特定长细比,当小于该长细比时,且构件处于小偏心受压时,前者较后者更安全,其余后者较前者安全。     

纤维增强材料管-混凝土-钢管组合构件的研究进展

纤维增强材料(FRP)管-混凝土-钢管构件是一种新型组合构件,由外部FRP管、内层钢管以及两者之间填充的混凝土三部分组成,三种材料的协同互补和共同工作使该组合构件具有许多优于现有组合构件的力学性能,该组合构件外管和内管同心放置可用于受压构件,偏心放置可用于受弯构件。主要综述国内外关于该组合构件的最新研究成果,主要包括轴压、偏压和受弯作用下的破坏模式、主要影响因素,以及构件承载力实用计算式等。     

钢管混凝土轴心受压构件徐变分析

在对钢管混凝土轴心受压构件的轴压力学特性和核心混凝土徐变分析的基础上,从变形协调条件出发,通过引入混凝土换算弹性模量,推导了钢管混凝土轴压构件应力重分布计算方法。此方法较好地考虑了钢管混凝土构件徐变因素(含钢率、应力级别、材料等级)的影响,并分析研究了不同影响因素条件下钢管混凝土结构的徐变特性。针对钢管混凝土受力特点,研究表明,运用该方法计算在轴心受压状态下徐变所引起的钢管混凝土截面应力重分布是合理的。     

中国《钢结构设计规范》的发展历程

回顾了我国钢结构设计规范的编制和历次修改的过程,并对若干重要内容在历次版本规范中的发展进行概述,包括设计方法、钢结构材料、结构分析、疲劳验算、受弯构件的整体稳定、轴压构件的弯曲稳定、轴压构件的弯扭稳定、压弯构件的平面内稳定、压弯构件的平面外稳定、受弯构件腹板的局部稳定和屈曲后强度、受压构件腹板的局部稳定、受压构件的计算长度、节点及其计算、钢管结构和钢与混凝土组合梁等内容。分析表明：我国规范与国外规范相比已毫不逊色,且具有明显的特色。同时还分析了我国规范取得了进展的原因,对我国规范的进一步发展作了展望,对主要修订内容提出了建议。参13     

中心配索式预应力钢管混凝土轴压构件临界力理论分析方法

本文利用有限元法，共轭法对具有侧向水平弹性约束的轴心受压构件临界力的计算方法进行了分析和推导，所建立的理论计算方法概念明确、计算简便；为进行中心配索式预应力钢管混凝土结构的轴压构件临界力计算奠定了理论基础。     

从本构关系研究钢管混凝土工作性能的新成果

本文介绍了哈尔滨建筑工程学院近些年来在钢管混凝土(实心与空心)研究方面的新成果。主要内容有:(1)通过分析研究得到了钢材和混凝土在轴向力(受拉和受压)作用下三向应力状态的本构关系;(2)采用有限元法得到了钢管混凝土轴力与纵向应变的系列全曲线,并由此定义出强度设计指标;(3)根据钢管混凝土的组合性能指标,确定了轴压杆件的稳定承载力;(4)应用有限元法也得出了受弯和压弯构件的荷载变形全曲线。因而较全面地揭示了钢管混凝土的工作实质,统一了实心和空心钢管混凝土的计算理论;概念清晰,计算公式简单。     

钢管初应力对钢管混凝土构件轴压刚度和抗弯刚度的影响

钢管混凝土轴压刚度和抗弯刚度是对钢管混凝土结构进行抗震分析的重要指标。利用数值方法计算了考虑钢管初应力影响时的钢管混凝土轴压构件和纯弯构件荷载 -变形关系曲线 ,分析了初应力系数、截面含钢率、钢材和混凝土的强度等因素的影响规律。最后推导了考虑钢管初应力影响时钢管混凝土构件弹性抗弯刚度简化计算公式     

钢管超高强混凝土受弯力学性能试验研究

以官盛渠江大桥为依托,通过3组共6个受弯试件的模型试验,探讨钢管超高强混凝土(抗压强度f_cu=80.3～115.2MPa)的受弯力学性能,研究混凝土强度对钢管超高强混凝土的抗弯承载力、变形特征与失效模式的影响。试验结果表明：钢管超高强混凝土的受弯破坏模式与普通钢管混凝土相同,主要为挠度过大而失效,呈整体弯曲破坏,受压区有局部鼓屈;试件进入屈服阶段后,承载力降低较少,具有很好的弯曲延性性能;管内混凝土主要对钢管提供横向约束,避免钢管过早受弯压陷屈曲;在截面含钢率一定时,管内混凝土强度增长对钢管超高强混凝土受弯构件的受弯破坏模式、承载力与延性性能的影响较小。     

圆形钢管混凝土构件承载力的规程对比分析

以圆钢管混凝土轴心受压、受弯和压弯构件为研究对象,对《钢管混凝土结构技术规程》和《钢-混凝土组合结构设计规程》关于构件承载力计算值进行了详细比较。首先,详细阐述了各规范的详细规定原则和内容。接着,以截面含钢率和构件长细比为参数,自编Matlab程序对规范内容进行了详细比较。结果表明:轴压强度承载力两者较接近,轴压稳定承载力、弯矩承载力和压弯平面内稳定承载力会随参数而变化,建议设计时应合理比较而选择参照规范,确保结构更安全。     

圆端形钢管混凝土构件弱轴抗弯性能研究

为研究圆端形钢管混凝土构件弱轴抗弯性能,利用有限元分析软件ABAQUS对其进行模拟,对其破坏模式、受弯全过程进行了分析,并基于大量的参数分析结果,提出了圆端形钢管混凝土弱轴受弯构件抗弯承载力计算公式。研究结果表明:圆端形钢管混凝土弱轴受弯构件抗弯承载力随钢管壁厚、钢材强度、高宽比的增加而提高,而混凝土强度的改变对其抗弯性能的影响较小。     

圆截面钢管混凝土受弯构件试验研究

通过4个圆截面钢管混凝土受弯构件的试验研究，对其基本静力性能进行分析。结果表明，在本文试验参数范围内，圆截面钢管混凝土受弯构件的荷载一跨中挠度曲线可以划分为以下3个阶段：弹性阶段、弹塑性阶段和增强阶段；所有试件均在跨中挠度达到大约1／200跨度时结束弹性阶段。环向应变沿截面圆周分布不均匀：纵向受拉最大点环向压应变最大，纵向受压最大点环向拉应变最大。从加载之初直到大约0．7倍极限承载力，纵向应变沿截面高度分布基本符合平截面假定。试件的屈服与钢管的纵向受拉屈服几乎同步发生。对于同一点，纵向受压则环向受拉，反之，纵向受拉则环向受压；纵向受拉点的钢管对混凝土没有约束作用。     

钢管混凝土基本构件承载力的设计计算——各国规程比较(Ⅱ)

简要介绍了美国LRFD(1994)、日本AIJ(1997)、欧洲EC4(1996)和中国CECS2829(1992)、DL/T5085-1999(1999)、GJB(2001)设计规程中有关圆形截面钢管混凝土(以下简称圆钢管混凝土)、方形截面钢管混凝土(以下简称方钢管混凝土)和矩形截面铜管混凝土(以下简称矩形钢管混凝土)基本构件计算方法的特点,并将以上所述各类方法的计算结果和搜集到的试验结果(圆铜管混凝土包括256个轴压、12个纯弯及106个压弯构件,方钢管混凝土包括184个轴压、15个纯弯及147个压弯构件,矩形钢管混凝土包括75个轴压、8个纯弯及20个压弯构件)进行了对比和分析,本期刊登论文的第二部分.     

钢管混凝土受压短柱刚度的试验研究

针对混凝土强度对钢管混凝土受压短柱刚度的影响,进行了试验研究。结果表明,随着混凝土强度的增高,混凝土弹性模量的增大,构件的竖向和抗弯刚度均增大。混凝土强度对钢管混凝土受压短柱刚度的影响程度为：轴压构件>小偏压构件>大偏压构件。     

高轴压比钢管混凝土剪力墙抗震性能试验研究

为研究约束边缘构件内配置圆钢管的钢管混凝土剪力墙的抗震性能、探讨钢管混凝土剪力墙的轴压比限值及其约束边缘构件的配箍要求,完成了6个剪跨比大于2.0的高轴压比钢管混凝土剪力墙试件和1个钢筋混凝土剪力墙试件的拟静力试验。试验结果表明：剪力墙的破坏形态为压弯破坏及底部混凝土压溃而丧失竖向承载能力;钢管混凝土剪力墙的开裂水平力、名义屈服水平力、正截面受弯承载力和变形能力均比相同参数的钢筋混凝土剪力墙大;配置双钢管剪力墙的变形能力大于配置单钢管的剪力墙,约束边缘构件为端柱的剪力墙的变形能力大于约束边缘构件为暗柱的剪力墙;正截面受弯承载力试验值大于计算值。根据试验结果,提出了钢管混凝土剪力墙的设计建议。图9表7参13     

圆中空夹层钢管混凝土柱力学性能研究

分别进行了十四个轴心受压构件和十二个偏心受压构件的试验研究 ,二种构件的试验参数分别为钢管径厚比和空心率 ,构件长细比和偏心率。在确定组成圆中空夹层钢管混凝土的钢材和核心混凝土应力 -应变关系模型的基础上 ,利用数值解法对圆中空夹层钢管混凝土轴压和压弯构件的荷载 -变形关系进行了全过程分析 ,分析结果与试验结果吻合良好。最后在参数分析的基础上 ,提供了圆中空夹层钢管混凝土轴压和压弯构件承载力实用验算方法。     

初应力对方钢管混凝土轴压性能的影响研究

考虑钢管初应力的影响，采用通用有限元分析软件对方钢管混凝土轴心受压构件进行了受力全过程的分析，并以此为基础，分析了不同钢管初应力系数对钢管混凝土构件轴压工作性能的影响，为其进一步的研究提供了基础。