内配方钢管的钢管混凝土叠合柱轴压工作性能研究

为研究内配方钢管的钢管混凝土叠合柱轴压工作性能,基于合理的钢材和混凝土材料本构关系模型,采用有限元法对钢管混凝土叠合柱轴压荷载-变形关系曲线进行了计算。采用数值分析方法,对叠合柱轴压工作性能进行较为细致分析,包括轴压破坏模态、轴压荷载-变形全过程关系、应力发展规律以及钢管和混凝土之间的相互作用。研究方法和结论可为相关研究参考。     

钢管混凝土叠合柱轴压性能研究

为研究钢管混凝土叠合柱轴压性能,基于合理的钢材和混凝土本构关系模型,采用纤维模型法和有限元法分析方法计算叠合柱轴压荷载-变形关系曲线。将理论计算结果与试验结果进行对比,验证了理论分析模型的正确性。在此基础上,对叠合柱的破坏模态、轴向荷载分配以及组成钢管混凝土叠合柱的外围钢筋混凝土、钢管和钢管内部混凝土之间相互作用等进行分析,提出了叠合柱的轴压承载力简化计算式,简化计算结果与试验结果吻合较好。为保证外围钢筋混凝土和内部钢管混凝土较好地协同工作,建议外围钢筋混凝土中箍筋的约束指标与内部钢管混凝土的约束效应系数比值不应小于0.188。     

钢管混凝土叠合柱节点环梁受弯承载力计算方法

钢管混凝土叠合柱环梁节点是一种连接叠合柱与钢筋混凝土梁的连接节点,其环梁受弯承载力计算方法有待研究。考虑管外混凝土的轴压作用,采取极限平衡法对环梁破坏隔离体受力分析,对现有钢管混凝土柱节点环梁受弯承载力计算方法进行了修正,使其更加适用于钢管混凝土叠合柱节点环梁,计算结果与静力试验结果对比显示,后者高约28%。根据试验结果研究对公式进行修正,采用ABAQUS有限元静力模型对不同轴压比下环梁的受弯承载力公式进行了验证,对比显示有限元分析结果略高于修正后的计算值,二者吻合较好。结果表明,考虑轴压力修正后的公式可以用于钢管混凝土叠合柱节点环梁受弯承载力的计算,公式计算结果偏于保守。     

钢管混凝土叠合柱耐火性能研究

为研究钢管混凝土叠合柱火灾下的温度特性和力学性能,进行了4个钢管混凝土叠合柱试件的耐火极限试验,分析了试件在试验中的温度场分布、耐火极限、轴向变形和失效模式;基于ABAQUS有限元分析软件建立钢管混凝土叠合柱温度场和火灾下力学性能分析模型,模型分析结果与试验结果符合较好;在此基础上,利用该模型对影响钢管混凝土叠合柱耐火性能的主要参数进行分析。研究结果表明:钢管外的混凝土显著延缓了热量向钢管及其内部核心混凝土的传递,核心钢管混凝土部分承载力损失较小;由于各部分材料之间的相互作用,延缓了核心混凝土的损伤,避免钢管的局部屈曲,也使得破坏时钢管混凝土叠合柱仍具有较好的整体性;轴压比、截面尺寸、截面核心面积比和长细比是影响钢管混凝土叠合柱耐火极限的主要因素;基于此类参数提出钢管混凝土叠合柱耐火极限的实用计算式,与有限元分析结果和试验结果均符合较好,可为实际工程中该类构件的抗火设计提供参考。     

基于试验数据的内置圆钢管混凝土方形叠合短柱轴压强度计算方法比较

搜集了国内学者所做的71根钢管混凝土叠合柱轴压短柱的试验数据,建立了钢管混凝土叠合柱轴压试件的数据库,并进行了相关参数的统计分析。介绍了5种叠合柱轴压强度计算方法,并将试验结果与计算式预测结果进行比较,分析了各计算式对于叠合柱轴压强度计算时的适用性。结果表明:CECS 188∶20××《钢管混凝土叠合柱结构技术规程》(送审稿)计算式和《钢管混凝土叠合柱轴压性能研究》一文中计算式的预测结果与试验结果较为接近。最后,基于现有试验数据,分析了叠合柱中外围钢筋混凝土中箍筋的配箍特征值与内部钢管混凝土的约束效应系数比值对轴压强度的影响规律。     

大径宽比钢管混凝土叠合柱轴压试验

为研究大径宽比钢管混凝土叠合柱的轴压性能,设计制作了外径在400～600 mm范围内、含钢管率在3.70%～6.75%范围内的6根大径宽比钢管混凝土叠合短柱试件,并对其进行轴压试验。使用亚克力棒测量了钢管内部混凝土的应变,给出了不同柱径试件各部位的典型应变增长曲线。结合试验结果,引入考虑试件尺寸效应的混凝土材料强度折减系数,提出了适应大径宽比钢管混凝土叠合柱的极限承载力计算公式。结果表明:大径宽比叠合柱达到峰值荷载后承载力下降缓慢,具有较好的延性; 含钢管率的提升直接增强叠合柱的承载力,含钢管率为6.08%的试件比含钢管率为3.70%的试件承载力高27.3%; 不同尺寸试件的破坏特点存在差异,一般表现为尺寸越大,破坏越显脆性,但不同尺寸试件的各部位典型应变增长模式基本一致; 叠合柱外部钢筋混凝土在加载中后期对承载力贡献较小。     

钢管混凝土轴压短柱数值模型黏性系数取值分析

为研究混凝土塑性损伤模型中黏性系数对钢管混凝土轴压短柱极限承载力的影响,采用有限元分析软件ABAQUS,在合理选取材料模型的基础上,验证了模型的可靠性,并以黏性系数为主要参数,对不同截面形式的钢管混凝土轴压短柱极限承载力进行了计算和分析.结果表明:黏性系数对钢管混凝土轴压短柱荷载-变形关系曲线弹性阶段刚度影响不大;随着...     

钢管混凝土短柱轴压性能研究

文章针对钢管混凝土短柱的轴压性能开展了研究，首先建立了数值分析模拟，通过某实际钢管混凝土短柱的轴压试验验证了有限元模型的可靠性。然后分析了钢管厚度、钢材等级、混凝土强度、配筋率对钢管混凝土短柱轴压承载力和延性的影响，最后采用各国规范对钢管混凝土短柱的轴压承载力进行了评价。研究结果表明：钢管厚度、钢材等级、混凝土强度、配筋率均可以提高钢管混凝土短柱的轴压承载力，但钢管厚度和钢材等级的提升效果更为明显。钢管厚度和配筋率可以提升延性，钢材等级和混凝土强度导致延性变差。其中，配筋率对延性的改善最为有效。目前各国规范关于轴压承载力的计算方法均过于保守，美国规范更接近于试验值。     

方钢管混凝土轴压短柱力学性能非线性有限元分析

在以往有关研究成果的基础上,选取具有代表性的轴压方钢管混凝土结构试验,利用通用有限元软件ABAQUS建立有限元模型,对方钢管混凝土轴压短柱的受力性能进行计算分析。分析受力过程中钢管混凝土柱的破坏模态;计算方钢管混凝土轴压短柱荷载-变形关系曲线;分析含钢率、套箍系数对极限承载力和荷载-变形关系曲线的影响规律。并将计算分析结果与试验结果相比较,验证了建立的模型可以模拟方钢管混凝土柱的极限承载力和破坏全过程。文中的研究成果可为其他研究提供相关参考。     

火灾后钢管混凝土叠合短柱轴压性能分析

为明晰火灾后圆形截面钢管混凝土叠合短柱的轴压力学性能,基于试验验证的三维有限元模型,分析受火时间、含管率、纵筋配筋率、混凝土强度、钢管强度和钢管外混凝土厚度变化时,抗压强度和轴向刚度的变化规律。研究结果表明,火灾后圆形截面钢管混凝土叠合短柱的轴压强度和轴向刚度均下降,轴向刚度的降幅更大。受火时间和钢管外混凝土厚度对轴压强度和轴向刚度降幅影响相对较大,含管率和纵筋配筋率有一定的影响,混凝土强度和钢管强度的影响较小。     

方钢管再生混凝土短柱轴压承载力有限元分析

利用有限元软件ABAQUS对方钢管再生混凝土短柱轴压承载力进行非线性分析,建立了适用于有限元分析的钢管和再生混凝土本构关系模型;利用极限平衡法推导方钢管再生混凝土短柱轴压承载力计算公式函数类型;利用计算结果拟合出方钢管再生混凝土短柱轴压承载力的计算公式。研究结果表明:所提出的材料本构关系模型可以较好地满足对方钢管再生混凝土短柱轴压承载力进行模拟分析的要求,通过模拟获得的计算结果与相关试验结果差异较小,所建立的方钢管再生混凝土短柱轴压承载力计算公式能够较准确地计算构件极限承载力。     

火灾后钢管混凝土叠合短柱偏心受压受力的影响因素

为了研究火灾后钢管混凝土叠合短柱的偏压工作性能,通过对相关论文的理解与学习,得出了合理的材料本构关系模型,运用Abaqus有限模拟软件通过有限单元法对火灾后钢管混凝土叠合柱偏压位移-力关系曲线进行了计算和分析。Abaqus对于火灾后叠合短柱的分析是有效且完全合理的,本文在前人研究的基础上,研究火灾后钢管混凝土叠合短柱的偏压构件的破坏形态、变形形状、最大承载力以及钢管和混凝土之间的影响关系。     

锈蚀方钢管混凝土短柱轴压承载力研究

采用ABAQUS有限元软件,建立模拟酸雨溶液腐蚀后方钢管混凝土轴压短柱有限元模型。为模拟钢管锈蚀损伤,在钢材和混凝土的本构关系模型中考虑了锈蚀对钢材的弹性模量和屈服强度的影响。有限元计算结果与试验结果吻合较好,验证了有限元模型的有效性。运用该有限元模型,通过典型算例对锈蚀方钢管混凝土短柱进行轴压全过程分析,比较不同锈蚀率下方钢管混凝土柱荷载-轴向位移关系、外钢管承担的荷载-轴向位移关系、核心混凝土承担的荷载-轴向位移关系的变化规律。并对锈蚀方钢管混凝土轴压短柱进行参数分析,讨论了含钢率、钢材屈服强度、混凝土强度和锈蚀率等参数对方钢管混凝土柱极限承载力的影响,最后给出酸雨腐蚀后方钢管混凝土柱极限承载力建议计算式。     

钢管混凝土X形交叉柱轴压性能研究

为研究圆形和长圆形截面钢管混凝土柱交叉相贯形成的变截面不规则钢管混凝土组合柱,即钢管混凝土X形柱的轴压性能,采用有限元软件ABAQUS建立上述两种截面钢管混凝土X形柱的轴压模型,并通过与试验结果对比验证有限元模型的合理性,在此基础上,对圆形和长圆形截面钢管混凝土X形柱的受力全过程进行分析,并对钢管混凝土X形柱进行参数分析。研究表明,钢管混凝土X形柱在节点交叉区域钢管对混凝土产生不均匀的约束作用,混凝土中心区域受到的约束作用最大,其次是左右区域,钢管相交部位的混凝土受到约束最小,部分截面甚至在混凝土与钢管之间发生脱离。随着混凝土强度提高、钢材强度提高、钢管壁厚增加以及交叉角度加大,钢管混凝土X形柱的轴压承载力相应提高。     

各种截面钢管混凝土轴压短柱基本性能连续性的理论研究

根据“统一”理论推断 ,对不同截面形式的钢管混凝土轴压短柱采用有限元方法进行分析 ,得到了圆形、方形、矩形和八边形截面轴压短柱的平均应力 -应变全过程关系曲线。最后导得各种截面钢管混凝土轴压短柱的组合性能指标及承载力设计公式。研究结果表明 ,各种截面形式的钢管混凝土的性能变化是连续的。     

侧向冲击下箱形钢管混凝土叠合柱动力响应试验研究

为研究箱形钢管混凝土叠合柱抗冲击性能,利用自主研发的落锤式试验机进行了箱形叠合柱冲击试验,研究了边界条件、冲击高度和轴压比对冲击力时程、跨中位移、应变时程以及破坏形态的影响。试验结果表明:箱形叠合柱在冲击荷载作用下发生弹塑性破坏;随冲击高度的增加,冲击力时程曲线由两段式发展为三段式,柱破坏形态表现为外层混凝土开裂且剥落明显,但内部钢管混凝土跨中冲击部位钢管无局部屈曲;两端固定时的抗冲击性能较两端简支时增强;而轴力对其动力响应影响不显著。     

方钢管混凝土中钢管和混凝土抗压强度研究

对于方钢管混凝土柱在轴压作用下的受力性能,国内外学者已经进行了大量的试验研究和理论分析,但常规轴压试验无法得到钢管和混凝土各自承担的轴压力。为此,提出了一种在方钢管混凝土柱试件上部设置轴力测量段的试验方法,用于直接测量轴压下方钢管混凝土柱中钢管和混凝土所承担的轴压力。通过对5个不同宽厚比的方钢管混凝土柱试件开展轴压试验,发现方钢管混凝土柱中混凝土的抗压强度与其对应的轴心抗压强度相近。将试验得到的钢管抗压强度与已有经验公式结果进行对比,发现已有经验公式可合理预测钢管的抗压强度,针对钢管的屈曲后行为和其他因素的影响需要展开更深入的研究。在试验结果的基础上,提出了方钢管混凝土柱的轴压承载力计算式,其计算结果与文献试验结果吻合良好。     

设置传力构件的矩形钢管混凝土柱轴压性能分析

采用有限元软件ABAQUS,对不考虑钢管壁与核心混凝土的粘结,只设置传力构件的矩形钢管混凝土轴压柱进行研究分析。分析核心混凝土及钢管壁的轴力-竖向位移曲线,得出设置传力构件的矩形钢管混凝土柱的轴力-竖向位移曲线及混凝土工作承担系数。通过对轴压作用下设置传力构件的矩形钢管混凝土柱性能的研究分析,验证了可采用CECS159∶2004《矩形钢管混凝土结构技术规程》的相关规定对设置传力构件的矩形钢管混凝土柱的轴压承载力进行计算。     

钢管混凝土叠合柱在深圳某工程中的应用

钢管混凝土叠合柱是在钢管混凝土柱的截面中部设置钢管混凝土的一种叠合构件,已形成我国自主开拓的一种结构体系。本文介绍了圆形截面叠合柱在住宅公寓及办公楼中的应用,主要包括了叠合轴压比的计算、叠合柱与混凝土梁相接时的节点处理、叠合柱与钢梁相接时的节点处理等。     

中空钢管混凝土轴压短柱有限元分析与验证

为了研究中空钢管混凝土(HCFST)短柱的轴压性能,本文采用有限元软件ABAQUS对5根已有中空钢管混凝土短柱轴压试验进行数值模拟分析。通过选择合理的材料本构模型,建立该类短柱的有限元模型,获得轴压短柱的荷载-位移全过程曲线,与已有的试验结果进行对比,二者吻合良好。验证了本文有限元建模方法的合理性和可实施性,为中空钢管混凝土短柱在实际工程中的推广应用提供技术支撑。