方形、矩形钢管高强混凝土双向压弯构件承载力的研究

首先分析了双向压弯构件截面上所存在的几种荷载施加路径,然后针对实际工程中存在的两种典型加载路径,以方形、矩形钢管高强混凝土轴压短柱试验为基础并考虑材料受加卸载作用的影响,编制了非线性数值计算程序,对方形、矩形钢管高强混凝土双向压弯构件的截面强度承载力和构件在弯曲轴平面内的稳定承载力进行较为详细的研究.最后给出了方形及矩形钢管高强混凝土双向压弯构件的强度承载力和在弯曲轴平面内的稳定承载力相关关系,并分析了两种典型加载路径和加载角度对强度和稳定承载力的影响.     

矩形钢管高强混凝土双向压弯构件力学性能分析

为分析两种典型加载路径下双向压弯构件的荷载-变形关系全过程曲线,编制了非线性数值计算程序,考虑残余应力对构件承载力相关曲线的影响,分析构件长细比、钢材屈服强度、混凝土强度、含钢率、加载路径及加载角度等参数对构件承载力的影响,给出矩形钢管高强混凝土双向压弯构件的三维承载力相关关系及其简化计算公式.通过2根双向压弯构件试验,将简化计算公式与数值计算结果和试验结果进行对比,三者吻合较好.结果表明:简化计算结果经济安全.     

钢管高强混凝土压弯构件力学性能研究

利用数值分析方法成功地计算出了钢管高强度混凝土压弯构件在不同加载路径下的荷载－变形全过程关系曲线，较深入地研究了这类构件的力不性能，理论分析结果与试验结果吻合得令人满意。研究结果表明，随着核心混凝土强度的变化，钢管混凝土压弯构件的力学性能变化是连续和统一的。     

矩形钢管混凝土双向压弯构件力学性能初探

基于ABAQUS软件,建立了矩形钢管混凝土双向压弯构件的三维实体有限元模型,进行了荷载-变形曲线的全过程数值模拟,理论模型得到了实验结果的验证。基于此模型,进行了矩形钢管混凝土双向压弯构件力学性能的影响因素分析,讨论了荷载偏心角、含钢率、约束效应系数、混凝土及钢材强度等参数对其力学性能的影响规律。本文结论可为进一步研究矩形双向压弯构件的实用设计方法提供参考。     

矩形钢管混凝土压弯构件数值分析

在确定约束混凝土的本构关系和钢材本构关系的基础上，利用数值计算的方法分析了矩形钢管混凝土压弯构件荷载-位移关系；通过算例分析了矩形钢管混凝土构件不同参数(如轴压比、长细比、宽厚比和混凝土抗压强度等)对构件P-△关系曲线的影响．分析结果表明：轴压比、宽厚比、内填混凝土的强度及构件的长细比对构件的性能都有不同程度的影响．     

方形截面钢管混凝土压弯构件承载力设计计算

根据大量的分析计算和试验结果,给出了方形截面钢管混凝土组合轴压强度承载力,组合轴压稳定承载力和纯弯构件承载力的设计计算公式,在此基础上,推荐了方钢管混凝土压弯构件承载力的设计计算公式,并给出了包括组合轴压强度设计值,组合轴压稳定系数和构件截面抗弯塑性发展系数有关设计指标的简化计算公式和表格,可供有关工程设计时参考。     

方钢管混凝土双向压弯截面非线性分析算法

截面的分析是构件非线性分析的基础。本基于纤维模型提出了一种方钢管混凝土双向压弯截面的非线性分析算法,其中截面刚度方程采用割线刚度矩阵形式表达。中还对所采用的钢管和核心混凝土的本构关系模型进行了描述。     

矩形钢管高强混凝土压弯构件的实验研究

为了分析长细比、偏心率及含钢率对矩形钢管高强混凝土压弯构件力学性能的影响,进行了8根矩形截面钢管高强混凝土单向偏压构件的试验研究。结果表明：构件承载力随长细比和偏心率的增如逐渐降低;提高构件的含钢率可以减小跨中挠度;当构件含钢率低于8％时,达到极限承载力之前将发生局部失稳,试验结果同设计规程ECA、LRFD、AIJ计算结果的对比表明,规程LRFD和AIJ的计算结果偏于保守,规程ECA的计算结果和试验结果较为接近。     

矩形钢管混凝土压弯构件稳定计算的探讨

矩形钢管混凝土压弯构件的稳定计算是《矩形钢管混凝土结构技术规程》中最重要的构件计算.但《规程》中压弯构件弯矩作用平面内稳定公式计算值,与国内数十根压弯试件的试验值比较发现,当钢管用钢材牌号Q345以上,混凝土强度等级超过C50且构件长细比较大时,部分试件的试验值较计算值偏低,个别低近30%,偏于不安全.应用弹性压弯构件考虑缺陷,以截面边缘屈服为准则的公式核算上述试件,计算值与试件的试验值更为吻合.故本文建议的稳定公式可为修订规程和设计人员参考.     

方钢管混凝土压弯构件可靠度分析

以方钢管混凝土压弯构件为研究对象,应用可靠度最优化方法,分析荷载偏心距为常量时构件可靠性。将偏心距视为基本随机变量,同时考虑轴向力和弯矩相关性影响下构件承载力的可靠性,得到相关结论。     

截面长宽比对矩形钢管高强混凝土力学性能的影响

采用数值分析方法分析了矩形钢管高强混凝土轴压短柱、偏压短柱、轴压长柱、偏压长柱及受弯构件的力学性能,理论分析结果和试验结果进行了对比,两者吻合较好。在此基础上利用数值分析程序,通过大量算例的计算,分析了截面长宽比对矩形钢管混凝土轴压、偏压构件及受弯构件力学性能的影响.研究结果表明:截面长宽比在1.0~1.6内变化时对矩形钢管混凝土轴压构件承载力的影响很小,对构件纵向应力-应变关系曲线的下降段有较显著影响;当长细比相同时,截面长宽比对压弯构件相关曲线的影响也较小;矩形钢管混凝土绕强轴的抗弯承载力和刚度随着截面长宽比的增加而增大,绕弱轴的变化规律正好相反.     

方钢管高强混凝土轴压短柱的试验研究

进行了24根方钢管高强混凝土轴压短柱的试验研究,采用的混凝土强度fcu^10为59．7～79．6MPa．通过实验分析了混凝土强度、含钢率和套箍系数对方钢管高强混凝土试件力学性能的影响．研究结果表明,混凝土强度是决定方钢管高强混凝土轴压短柱破坏模式的主要因素,混凝土强度较低时试件表现为腰鼓形破坏,随着混凝土强度的提高,试件的破坏模式由腰鼓形向剪切形转变;钢管截面宽厚比70时,达到极限承载力之前钢管出现明显的局部鼓曲现象;混凝土强度提高系数随着套箍系数的增加而增大．     

考虑扭转的矩形钢管混凝土双向偏压构件静力性能

在纤维模型法基础上,建立了能够考虑矩形钢管混凝土双向偏压构件截面变形轴扭转的计算方法,编制了非线性分析程序RA,分析了双向偏心荷载对矩形钢管混凝土轴向承载力及跨中截面变形轴扭转的影响.结果表明:程序计算结果与试验结果吻合良好;由欧洲规范4和我国规范计算矩形钢管混凝土双向偏压构件的轴向承载力(Nu)偏高于试验结果;双向偏心荷载严重降低了矩形钢管混凝土构件的轴向承载力.     

方钢管高强混凝土偏压短柱试验研究

以偏心率和混凝土强度为参数,对8根方钢管高强混凝土偏压短柱进行试验研究.结果表明:偏压短柱具有较好的弹塑性工作性能;偏心率和混凝土强度对构件的承载力均有影响,但偏心率的影响更为显著,随偏心率增大,紧箍力对提高混凝土强度的作用随之减弱,构件的承载力也明显降低,承载力的降低与偏心率的增加不呈线性关系;混凝土强度对承载力的影响与偏心率有关,当偏心率小于0.5时,提高混凝土强度可以明显提高构件的承载力,当偏心率大于0.5时,混凝土强度对构件承载力的影响较小.     

钢管填充混凝土后弹性与弹塑性屈曲分析

采用有限条法分析了方钢管填充混凝土后的弹性及弹塑性屈曲性能,考虑了钢板受均匀压应力作用和应力梯度变化两种工况,计算了钢板的临界屈曲应力,分析了残余应力对临界屈曲应力的影响.结果表明:当截面相对宽厚比低于30时,钢管内部填充混凝土并不能提高钢管的屈曲承载力;截面宽厚比超过30以后,随着截面宽厚比的增加,钢管内部填充混凝土后对钢管承载力的提高幅度越来越大,承载力提高幅度最大为空钢管承载力的2.58倍;并能有效提高钢板的抗弯屈曲承载力;残余应力的存在使得钢板在弹性和弹塑性阶段的屈曲承载力降低,残余应力越大,临界屈曲应力越低.     

钢管聚丙烯纤维超高强石渣混凝土短柱的静力特性

以试件的直径、径厚比和混凝土强度等级为试验参数进行了19根试件的轴心抗压试验,考察了钢管聚丙烯纤维超高强石渣混凝土短柱轴心受压时的破坏形态,揭示了影响其力学性能的因素和规律.试验结果表明:钢管内填充低碳聚丙烯纤维超高强石渣混凝土可以解决由于自收缩偏大引起的钢管混凝土脱空问题;在试验参数范围内,影响试件静力特性的主要因素是套箍指标和核心混凝土强度;荷载-平均应变关系曲线可以分为4个阶段,即弹性阶段、弹塑性阶段、承载力下降阶段和承载力回升阶段;所有试件都呈剪切型的破坏特征,残余承载力达到极限荷载的80%以上,都有较好的延性性能,极限应变达到8.67%～24.9%;最后,推荐了经回归分析得到的钢管聚丙烯纤维超高强石渣混凝土短柱轴心受压极限承载力的计算公式,计算结果与试验数据比较吻合.     

轴心受压核心高强素混凝土短柱试验分析

为考察核心高强混凝土柱的受力性能,进行了16根轴心受压核心高强混凝土短柱的试验研究,.单轴受压时核心高强混凝土的峰值压应变高于外围普通混凝土的峰值压应变,由加载到破坏的过程中,外围普通混凝土先达到峰值压应变,核心高强混凝土后达到峰值压应变.所考察柱的轴心受压正截面承载力由核心高强混凝土和外围普通混凝土共同提供,但核心高强混凝土和外围普通混凝土所提供的抗力需分别乘以考虑两部分混凝土峰值压应变不同的抗力调整系数n1和n 2.基于16个试件的试验结果和189根核心高强混凝土柱的数值计算结果,拟合得到了核心高强混凝土抗力调整系数n1和外围普通混凝土抗力调整系数n 2的表达式.按照建议公式所得轴心受压承载力计算值与试件的抗力试验值吻合良好.