双钢骨混凝土轴压短柱承载力研究

本文在基本假定的基础上,根据统一强度理论,对轴心受压双钢骨混凝土短柱的核心混凝土、钢管在三向应力状态下的轴向极限承载力进行了理论分析,推导了双钢骨混凝土轴压短柱的极限承载力公式。将本文的计算结果与文献中的试验结果进行比较,验证了理论公式的正确性。该结果为双钢骨混凝土轴压短柱的极限承载力分析提供了一定的理论依据,对工程设计有一定的参考价值。     

钢骨-组合L形钢管混凝土柱的轴压承载力

采用统一强度理论对轴心受压钢骨组合L形钢管混凝土短柱的核心混凝土、型钢钢骨在三向受压应力状态下的轴向极限承载力进行分析;根据截面形状组成特点,将L形钢管分为一个矩形和一个方形,通过考虑宽厚比对钢管的影响和引入考虑尺寸效应影响的混凝土强度折减系数,将钢管长短边非均匀约束等效为环向均匀约束,推导并建立了轴压短柱的承载力公式;在此基础上,参照钢结构设计规范,建立了中长柱轴压承载力公式。计算结果与试验结果吻合较好,验证了理论公式的正确性,并进行了短柱轴压承载力参数分析,得到了参数k及材料拉压比α、含骨率ρ对承载力的影响。结果表明:该计算式具有良好的适用性和广泛的应用性,对试验所提出的公式进行了理论上的补充。     

长期荷载作用对钢管约束的组合短柱变形及承载力的影响

为研究长期荷载作用对钢管约束钢管混凝土柱、钢管约束钢筋混凝土柱和钢管约束型钢混凝土柱变形和承载力的影响,设计并制作了12个钢管约束钢管混凝土短柱、9个钢管约束型钢混凝土短柱和6个钢管约束钢筋混凝土短柱试件,对其中的4个钢管约束钢筋混凝土短柱、6个钢管约束型钢混凝土短柱和8个钢管约束钢管混凝土短柱进行了760 d的持荷试验,随后对所有试件进行了轴压承载力试验。主要研究参数混凝土强度等级为C50和C70,加载时核心混凝土龄期分别为7,14,28 d。对比分析了各类试件长期变形性能和持荷760 d对试件轴压性能的影响,结果表明：1)3类试件的长期变形均主要发生在加载前期,呈现出前期增长较快、后期随时间增长而逐渐减慢的趋势,其中钢管约束钢管混凝土试件的长期变形最小;2)低应力长期荷载作用、核心混凝土及夹层混凝土的长期变形对此3类试件的轴压承载力几乎无影响;试件类型、加载龄期和混凝土强度等级对试件承载力的影响较小;3)是否预先受载对试件破坏模式没有显著影响,钢管约束钢筋混凝土和钢管约束型钢混凝土试件均表现为明显的剪切破坏,而加载龄期较早或混凝土强度中等的钢管约束钢管混凝土试件呈现较好的腰鼓型截面...     

轴心受压方钢管混凝土短柱的性能研究:I试验

介绍了包括方钢管混凝土短柱、方钢管短柱以及素混凝土短柱在内共 １４个试件的轴心受压试验结果,研究了方钢管混凝土短柱的破坏机理、延性和极限承载力,讨论了影响方钢管混凝土轴压短柱性能的主要因素,包括钢管的宽厚比、混凝土的强度等级等。     

内配双圆钢管的钢骨混凝土短柱的轴压承载力

基于双剪统一强度理论,分析了钢管以及处于三向受压的核心混凝土的受力状态,建立了内配双圆钢管的钢骨混凝土短柱的轴压极限承载力计算公式,并对影响因素进行了分析。将公式计算结果与相应文献试验结果对比,吻合良好;同时将该公式应用于工程实例,并将其计算结果、相应文献公式计算结果与有限元模拟结果进行对比后发现该公式计算结果吻合度较好。     

高温后方钢管再生混凝土轴压短柱的受力性能研究

为研究高温后方钢管再生混凝土短柱的轴心受压承载性能,以再生粗骨料取代率和温度为变化参数,设计了24个试件进行轴心受压加载试验,观察高温后方钢管再生混凝土轴压短柱的受力过程及破坏形态,获取其应力-应变曲线、极限承载力等重要数据,并分析再生骨料取代率、温度对该类新型组合构件轴压性能的影响规律;最后对高温后方钢管再生混凝土轴压短柱的极限承载力计算方法予以探讨。试验结果表明:随温度的升高,高温后试件的极限承载力和弹性刚度整体上均呈降低之势,延性系数和耗能均先减后增;随再生骨料取代率的增大,高温后试件的极限承载力降低,弹性刚度先增后减,延性系数和耗能均呈增长之势。     

钢骨-方钢管自密实高强混凝土短柱的轴压承载力

采用统一强度理论对轴心受压钢骨-方钢管自密实高强混凝土短柱的核心混凝土、钢管以及型钢钢骨在三向应力状态下的轴向极限承载力进行了分析;通过引入考虑厚边比影响的等效约束折减系数和考虑尺寸效应影响的混凝土强度折减系数,将方钢管对混凝土的约束等效为圆钢管对混凝土的约束,从而推导出钢骨-方钢管自密实高强混凝土短柱轴压承载力的理论计算公式;将该公式的计算结果与试验结果和已有公式的计算结果进行比较,各结果吻合良好。结果表明：该公式有很强的适用性,对发挥材料潜力、节约材料具有实际意义,并且为此类结构的研究提供了重要的依据。     

方钢管高强混凝土短柱轴压试验研究

本文对3根冷弯型方钢管高强混凝土短柱进行了轴心受压试验,并分析了冷弯型方钢管高强混凝土轴心受压短柱的受力性能及变形特点。提出了典型荷载-应变全过程曲线,并分析了各阶段的受力性能。得到如下结论:冷弯型方钢管高强混凝土短柱充分利用了高强混凝土抗压与钢材抗拉的材性特点,其极限承载力较普通方钢管混凝土更高;短柱试件承载力的下降取决于方钢管的局部屈曲与核心混凝土失去三向受力状态并被压碎的程度;冷弯型方钢管高强混凝土的极限承载力本质上主要由冷弯型方钢管局部屈曲控制;冷弯型方钢管高强混凝土轴压短柱后期延性较差,但含钢率越大,其后期残余承载力越大。     

钢管混凝土偏压短柱承载力折减分析

按混凝土三向受压的应力-应变关系建立方形钢管混凝土短柱单向小偏压的计算模型，推导了方形钢管混凝土短柱在偏心受压时，极限强度承载力折减系数的计算公式，并用数值算例计算，与现行国内的各规范计算值进行比较，验证了推导公式的正确性和有效性。     

偏心受压矩形钢管混凝土短柱承载力研究

研究了偏心受压时矩形钢管混凝土中受压区钢管对混凝土的紧箍力计算方法,根据莫尔强度准则导出了受压区混凝土强度的计算公式,并以极限平衡理论为基础,推导了偏心受压矩形钢管混凝土短柱承载力的计算公式;制作了10个相同含钢率的矩形钢管混凝土短柱,按不同的偏心率进行加载试验,测出其极限承载力,并将计算结果和试验结果进行了比较,结果吻合较好.     

圆锥形钢管混凝土长柱力学性能研究

利用有限元分析软件ABAQUS建立圆锥形钢管混凝土长柱力学性能分析的三维实体有限元计算模型,并与相应的试验结果进行对比。结果表明:有限元计算与试验所得的荷载-3H/4挠度曲线、承载力及破坏形态吻合较好。在此基础上,对圆锥形钢管混凝土长柱受力全过程中钢管与混凝土应力、应变分布情况进行分析,同时给出钢管与混凝土之间的相互作用规律,并对长细比、锥度、偏心距、材料强度及钢管壁厚等参数对圆锥形钢管混凝土长柱初始刚度、承载力及荷载-3H/4挠度曲线的影响进行比较。结果表明:圆锥形钢管混凝土长柱在3H/4处发生侧向挠曲破坏,长细比、锥度、偏心距、混凝土抗压强度及钢管壁厚等参数对其力学性能影响显著,钢管屈服强度对其力学性能影响不明显。     

Experimental study on steel tubular columns in-filled with plain and steel fiber reinforced concrete

An experimental investigation on the structural behaviour of steel tubular columns in-filled with plain and steel fiber reinforced concrete is presented in this study. A total of 16 concrete-filled steel tubular columns were constructed and tested subjected to biaxial bending and short-term axial load. The main variables considered in the test study were the cross section, slenderness, concrete compressive strength and the load eccentricity. In the presented study, a theoretical method for the prediction of ultimate strength capacity and load-deflection curves of concrete filled steel tube columns is proposed. In the analysis procedure, the nonlinear behaviour of the materials is considered and the slenderness effect has been taken into account. The experimental ultimate strength capacities and load-deflection curves of both plain and steel fiber concrete-filled tube columns have been compared with the analysis results and discussed in the paper. The results indicate that the addition of steel fibers in core concrete has considerable effect on the behaviour of concrete-filled steel tube columns.     

偏心荷载作用下高强钢管混凝土柱的试验研究

偏心荷载作用下,对普通和高强钢管混凝土细长柱进行了37组试验。试验参数包括:混凝土名义强度(30,70及90MPa)、径厚比D/t、偏心率e/D及长细比L/D。将每组试验的极限荷载与欧洲规范4中设计承载力对比,规范规定的混凝土强度为50MPa。通过对比3个性能指标:混凝土贡献率、强度指标及延性指标,确定采用高强混凝土替代普通混凝土的可行性。结果表明:高强混凝土尽管不能提高承载力但能提高延性性能,高强混凝土在此方面是有效的。     

圆端形钢管混凝土中长柱轴压性能

为研究圆端形钢管混凝土中长柱的轴压性能,考虑了构件千分之一杆长的初弯曲,使用有限元软件ABAQUS建立了圆端形钢管混凝土中长柱精细化有限元分析模型,利用已有试验数据验证有限元模型的合理性与精确性,在此基础上分析了试件的变形模式和承载能力状态,比较短柱、中长柱与长柱性能的不同,得出了圆端形钢管混凝土界限长细比。综合分析了长细比、钢管厚度、混凝土强度、钢材强度、高宽比等参数,提出了圆端形钢管混凝土中长柱极限承载力简化计算公式,并对简化计算公式的准确性进行了验证。结果表明:短柱为强度破坏,中长柱发生弹塑性失稳破坏,长柱发生弹性失稳破坏; 在其他条件相同的情况下,圆端形钢管混凝土中长柱的极限承载力、延性与长细比呈负相关,与钢材强度、钢管厚度呈正相关,混凝土强度的变化对承载力和延性的影响不大; 短柱与中长柱界限长细比λ₀=10～11,中长柱与长柱界限长细比λ_p=86.4～96.0; 与试验数据及有限元计算结果相比,承载力公式具有足够精度,可为圆端形钢管混凝土中长柱研究与工程应用提供理论依据。     

圆形钢管混凝土柱抗压强度

通过对24个钢管混凝土柱(CFST)施加轴向压力直到破坏的试验,以研究其性能。试验中考虑的变量包括钢管的长度、直径、强度和混凝土的强度。由于长细比较大,造成系列1中的所有组合柱发生整体弯曲屈曲而破坏。尽管系列2试验中的组合柱也经历了整体弯曲屈曲,但"短柱"的破坏是由混凝土压碎和钢管失效引起的。将试验结果与采用南非规范(SANS10162-1)和欧洲规范(EC4)计算得到的荷载值进行对比表明,2种规范结果均偏保守,对系列1试验,分别达到8.4%和13.6%,对系列2试验,分别达到10.5%和20.2%。压力与竖向变形曲线显示受压柱具有很好的延性。     

钢管超高强混凝土长柱及偏压柱的性能与极限承载能力的研究

本文报导了钢管超高强混凝土长柱和偏压柱的试验研究工作。长柱试验研究结果表明,钢管超高强混凝土长柱的承载能力和极限纵向变形率随长细比Ｌｅ／ Ｄ的增大而下降,在所研究的 Ｌｅ／ Ｄ范围内,所有的钢管超高强混凝土长柱都有一定的延性,但延性随Ｌｅ／Ｄ的增大而降低。普通钢管混凝土长柱的承载能力考虑长细比影响的折减系数计算公式也适用于钢管超高强混凝土长柱。偏压柱试验研究结果表明,在偏心率为０．２２～０．６５范围内,加载后所有偏压柱试件横向无明显的外形变化。在相同的长细比下,随着偏心率的增加,试件的承载能力降低,极限纵向变形率降低,但总体来说,偏压短柱的纵向变形率比轴压短柱的极限应变要大一些。在相同的偏心率下,长细比越大,试件的承载能力和纵向变形率也越低。钢管超高强混凝土耐偏压能力等于或优于普通钢管混凝土偏压柱。经过适当修正的普通钢管混凝土偏心率折减系数可以用于钢管超高强混凝土偏压柱承载能力计算。     

轴向压缩荷载下双层中空钢管混凝土短柱的试验和数值研究

使用试验和数值方法研究轴向压缩荷载下双层中空钢管混凝土柱的性能。对一个外层为八边形钢管﹑内层为环形PVC-U管﹑且在两层间填充高强混凝土的双层中空钢管混凝土柱进行研究。测试混凝土强度﹑径厚比﹑空心率﹑长细比对双层钢管混凝土柱的极限轴压承载力的影响。经测试发现:双层中空钢管混凝土柱的极限轴压承载力随着混凝土强度的增加而增加,但随着径厚比或空心率的增加而减少。根据试验结果,提出一个能预测双层中空钢管混凝土柱极限轴压承载力的设计公式。     

Ultimate strength and ductility of stiffened steel tubular bridge piers

This paper presents the ultimate strength and ductility of steel tubular bridge piers with the inner cruciform plates, the stiffener plates, the concrete-filled sections and the outer tube subjected to monotonic and cyclic horizontal loads. Numerical analyses were carried out using the finite element package MARC. Firstly, to check the validity of the numerical analysis, the analytical results of the steel tubular columns with the inner cruciform plates, the concrete filled sections and the outer tube were compared with the previous experimental results. Secondly, the effects of the radius-to-thickness ratio parameter and the slenderness ratio parameter on seismic performance (the ductility, the ultimate strength etc.) of these steel tubular piers were examined. Numerical results indicated that the steel column with inner cruciform plates was able to improve the ultimate strength and ductility of the steel tubular piers.     

Experimental and numerical studies of short concrete-filled double skin composite tube columns under axially compressive loads

This paper presents a study on the performance of concrete-filled double skin composite tube columns (CFDSCT) under axially compressive loads using both experimental and numerical methods. The CFDSCT column investigated consists of an octagonal steel tube as its outer skin layer, a circle PVC-U pipe as its inner skin layer, and high strength concrete filled in between the two layers. Influences of concrete strength, radius-to-thickness ratio, hollow section ratio, and slenderness ratio on the ultimate axial compressive capacity of the CFDSCT column are examined. It is found that the ultimate axial compressive capacity of the CFDSCT column increases with the strength of concrete, but decreases with either increased radius-to-thickness ratio or increased hollow section ratio. Based on the findings from the present experimental and numerical studies, a design formula for predicting the ultimate load of the CFDSCT column is proposed.     

钢管自应力自密实高强混凝土中长柱受压性能试验研究

为提高钢管内混凝土的密实度,减小混凝土的收缩,以保证钢管与混凝土更好地工作,满足实际工程需要,文中提出采用钢管自应力自密实高强混凝土柱,考虑初始自应力、长细比和混凝土强度等因素的影响,设计制作16个钢管自应力自密实高强混凝土中长柱试件,通过轴心受压试验,考察试件的破坏形态,实测试件的荷载-纵向变形曲线、荷载-挠度曲线和极限承载力,分析了各参数对试件轴心受压力学性能的影响。研究表明：大部分中长柱的破坏形态均为弯曲失稳破坏;初始自应力提高5MPa,钢管自应力自密实高强混凝土中长柱极限承载力提高19%,并改善了延性;长细比由5增大至12,试件的极限承载力降低16.9%;混凝土强度提高36.3%,钢管自应力自密实高强混凝土中长柱极限承载力提高16.3%。基于试验结果,参考国内相关规范,建立钢管自应力自密实高强混凝土中长柱轴心受压稳定承载力计算公式,可供工程设计参考。