钢管自密实混凝土短柱的有限元分析

钢管自密实混凝土在工程结构中得到了广泛的应用.通过理论分析,建立了轴心受压钢管自密实混凝土短柱的承载力计算公式.并借助有限元分析软件ANSYS,考虑了钢管与混凝土两种材料本构关系的非线性,对轴心受压钢管自密实混凝土短柱进行了大量的非线性有限元分析,建立了钢管自密实混凝土短柱在轴心压力作用下的非线性有限元计算模型.通过数值模拟,对提出的轴心受压钢管自密实混凝土短柱的承载力计算公式得出的结果进行了验证,发现计算结果与有限元分析结果吻合良好.     

双管混凝土轴心受压短柱承载力计算的一种新方法

通过对双管混凝土轴心受压短柱承载力的进一步研究,结合本结构构件受力分析的实际情况,对双管混凝土在"内钢管"、"外钢管"以及"内外管之间的混凝土"面积分别趋近于零时的受力情况进行分析后,给出了一种计算双管混凝土轴心受压短柱承载力的新方法,并推导出了相应的计算公式,使得其计算结果更符合实际,更加合理。     

轴心受压钢骨-方钢管高强混凝土组合短柱承载力

为研究钢骨-方钢管高强混凝土组合短柱轴心受压力学性能,基于合理选取钢材和混凝土本构关系以及正确定义单元类型、模型接触、加载边界条件和加载方式,采用大型通用有限元软件ABAQUS建立钢骨-方钢管高强混凝土组合短柱轴心受压有限元模型,通过后处理得到组合短柱的荷载纵向应变关系曲线,并与试验的荷载纵向应变曲线进行对比分析。分析了典型试件受力全过程以及最终破坏形态,同时比对了不同类别组合短柱轴心受压承载力简化计算公式,最后给出最优简化计算公式。     

配有双圆钢管的钢骨混凝土柱轴心受压承载力研究

针对配有双圆钢管的钢骨混凝土柱的轴心受压承载力分析方法进行了研究,基于核心区混凝土、外围混凝土和钢管、钢筋的材料本构关系,建立了钢骨混凝土柱的有限元分析模型,分析了轴心受压承载力的计算方法及原理,对已有的承载力计算公式进行了改进,并通过工程实例的计算结果与有限元分析结果的对比进行了验证。     

冷弯薄壁方钢管混凝土短柱轴压承载力的计算

运用有限元程序ANSYS分析了冷弯薄壁方钢管混凝土短柱轴压承载力的计算方法。分析结果表明,计算冷弯薄壁方钢管混凝土受压承载力时,需要考虑方钢管对混凝土的约束作用,但此时方钢管对混凝土的约束作用没有圆形钢管对混凝土的约束作用强;冷弯薄壁方钢管混凝土短柱的极限承载力可以直接套用普通方钢管混凝土轴心受压计算公式进行计算,并且当套箍系数控制在1．2以上,且混凝土强度不小于C25时,计算结果与有限元模拟结果吻合得更好。     

轴心受压双钢管混凝土短柱正截面受压承载力理论分析及试验研究

研究了由同心设置的内、外圆钢管构成的轴心受压双钢管混凝土短柱正截面受压承载力,分析了单钢管混凝土柱与双钢管混凝土柱的受力机理,并根据纤维模型法原理,采用适用于钢管混凝土受力特性的钢材与混凝土材料本构关系,给出了轴心受压双钢管混凝土短柱的荷载-位移全过程数值分析和正截面承载力计算公式。进行了5个双钢管混凝土短柱的轴心受压试验,验证理论分析的正确性。理论分析与试验研究表明:轴心受压双钢管混凝土短柱与单钢管混凝土柱的受力全过程都可以分为弹性阶段、弹塑性阶段和破坏阶段。双钢管混凝土短柱的破坏形态为腰鼓形,其外层混凝土的工作性能与单钢管中的混凝土大致相同,但内钢管中的内层混凝土受到的约束效应较大,且不是内、外钢管对它的约束效应的叠加,因此对内层混凝土约束效应的确定是计算承载力的关键。通过与相同含钢率的轴心受压单钢管混凝土短柱受力过程的对比得出:双钢管混凝土柱的承载力明显高于单钢管混凝土柱,且具有非常好的延性和整体     

轴心受压矩形钢管混凝土短柱承载力研究

对8根参数不同的矩形钢管混凝土短柱进行了轴心受压试验,分析了试件的破坏形态,基于线性莫尔强度准则提出了一个轴心受压矩形钢管混凝土短柱极限承载力计算公式,并用其他文献的试验成果对其进行了验算.结果表明,所得计算结果与试验数据吻合,可为工程设计提供参考.通过比较,验证了按照《矩形钢管混凝土结构技术规程》(CECS 159:2004)提供的轴心受压短柱承载力计算公式进行设计,其结果是安全可靠的.     

高强钢管混凝土核心柱轴压短柱的承载力研究

利用数值分析方法对高强钢管混凝土核心短柱 (L/D <4)在轴心受压时的荷载 变形关系曲线进行了全过程分析。用以往试验结果进行验证 ,吻合良好。并分析了钢管套箍指标 ,钢管强度和混凝土强度对轴压承载力的影响。最后提出了高强混凝土核心短柱轴心受压强度承载力的简化计算公式。     

CFRP和角钢复合加固钢管混凝土叠合柱轴心受压承载力分析

采用统一强度理论,对碳纤维布(CFRP)和角钢复合加固钢管混凝土叠合柱的轴心受压机理和约束模型进行分析,考虑CFRP和角钢材料的特点及其对混凝土的约束作用,提出了复合加固钢管混凝土叠合柱的轴心受压承载力计算公式,并进行有限元数值模拟,将公式计算结果与有限元计算结果进行对比,验证了该计算公式的正确性,并得出CFRP厚度、角钢套箍指标以及统一强度理论参数b等因素对承载力的影响规律。该结果为此类复合加固钢管混凝土叠合柱轴心受压承载力的计算提供了一定的理论依据。     

配筋钢管混凝土柱抗压性能

对配筋钢管混凝土柱的轴心受压性能进行了试验研究和理论分析;研究了配筋钢管混凝土短柱的受力性能、变形能力和破坏形态,给出了变形和极限承载能力的试验结果;分析了加配钢筋的作用及其对钢管混凝土柱变形和极限承载力的影响。最后探讨了配筋钢管混凝土短柱轴心受压承载力的计算方法,给出了简化计算公式。结果表明,钢管混凝土短柱加配钢筋以后,改变了其破坏形态,提高了其极限承载能力和变形性能。     

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。     

圆钢管钢筋再生混凝土短柱轴压承载力

针对再生混凝土相对普通混凝土延性较差、承载力较低的特点,利用钢管和钢筋笼对再生混凝土的约束作用,将钢筋再生混凝土灌入圆钢管中形成圆钢管钢筋再生混凝土短柱进行研究。基于极限分析法、套箍理论以及双剪统一强度理论,考虑钢管和钢筋笼的双重约束效应,提出了一套包含钢管径厚比、约束效应系数、含钢率以及再生粗骨料取代率等影响因素的圆钢管钢筋再生混凝土短柱轴压承载力计算方法。在理论推导的基础上,考虑短柱的非线性、钢管与再生混凝土的滑移影响,采用ABAQUS有限元软件对圆钢管钢筋再生混凝土短柱进行建模分析; 将理论公式值、有限元仿真结果以及相关文献试验数据进行对比,验证公式的有效性与适用性。结果表明:加了钢筋笼的圆钢管钢筋再生混凝土比圆钢管再生混凝土短柱轴压承载力提高10%左右,研究结论可以为实际工程的应用提供理论基础。     

矩形中空夹层钢管混凝土轴压构件的试验研究

对6根矩形中空夹层钢管混凝土和1根矩形实心钢管混凝土短柱试件进行轴压试验,研究了内外钢管的长宽比对短柱的力学性能的影响。试验结果表明:比较内管相同的试件,外管截面尺寸较大者其轴压承载力略高;比较外管相同的试件,由于混凝土的减少和内管的局部屈曲,轴压承载力随内管的增大略有下降,本次试验中的实心钢管混凝土短柱的轴压承载力略高于中空夹层钢管混凝土短柱。同时用ABAQUS有限元软件对试件轴压全过程进行了模拟,计算结果与试验结果吻合良好。     

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。     

配有钢纤维RPC免拆柱模的钢筋混凝土短柱轴压力学性能

为研究配有钢纤维活性粉末混凝土（RPC）免拆柱模的钢筋混凝土短柱的轴压力学性能与钢纤维RPC免拆柱模对核心钢筋混凝土短柱轴压承载力的提高效果,对2根配有不同壁厚钢纤维RPC免拆柱模的钢筋混凝土方形短柱和用于对比的1根普通钢筋混凝土方形短柱进行了轴压试验研究;采用有限元模型对试验结果进行了验证,根据试验结果及有限元分析结果,探讨了配有钢纤维RPC免拆柱模的钢筋混凝土短柱轴压承载力计算方法。结果表明:钢纤维RPC免拆柱模显著提高了钢筋混凝土短柱的极限承载力,且延缓了纵筋的屈服;随免拆柱模壁厚的增加,钢筋混凝土短柱轴向变形随之减小,极限承载力随之提高,延性也相对提高;免拆柱模不但限制了钢筋混凝土短柱在轴向压力作用下的侧向变形,而且间接减小了轴向变形;有限元计算结果与试验结果吻合良好,该计算方法可为工程实践提供参考。     

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。     

多室式钢管混凝土T形偏压短柱性能分析

采用ABAQUS软件,建立了多室式钢管混凝土T形短柱的有限元模型。对3个轴压短柱试件进行了模拟分析,得出荷载-位移曲线,并将计算结果与试验结果进行了对比。在此基础上对多室式钢管混凝土T形短柱的偏压性能进行了大量数值模拟计算,得出了其N/Nu-M/Mu相关曲线,分析了各参数对其N/Nu-M/Mu相关曲线的影响。参考矩形钢管混凝土柱承载力的计算理论和方法,在分析计算数据的基础上,建立了多室式钢管混凝土T形短柱偏压承载力的简化计算公式。分析结果表明,所提出的偏压强度承载力计算公式与数值模拟结果符合良好,可供工程设计参考。     

单肢钢管混凝土轴压中长柱的稳定承载力分析

为了研究单肢钢管混凝土轴压中长柱的稳定承载力,通过建立有限元ANSYS模型,与大量实验数据相对比,研究不同影响因素对其极限承载力影响的变化规律,并最终推导单肢钢管混凝土轴压中长柱稳定承载力计算公式。