方钢管约束型钢混凝土柱受剪承载力计算

基于已有受剪破坏方钢管约束型钢混凝土短柱试验结果,建立精细化有限元模型,对设有型钢栓钉与钢管斜拉加劲肋的方钢管约束型钢混凝土短柱受剪性能进行有限元分析。研究结果表明:栓钉对方形截面钢管约束型钢混凝土短柱的力学行为影响较小;而斜拉加劲肋有效限制钢管局部屈曲,提高约束作用,改善型钢与混凝土的共同工作性能。基于试验与有限元分析结果,考虑方钢管等效密排箍筋效应,提出了方钢管约束型钢混凝土短柱的受剪承载力计算公式,预测结果与试验及有限元参数分析结果吻合较好。     

型钢区域约束混凝土柱抗震性能试验研究及CDP模型参数分析

通过一剪跨比为3.43的型钢区域约束混凝土柱的试验研究和有限元模拟分析对其抗震性能进行了研究,研究表明:高轴向压力下型钢区域约束混凝土柱抗震性能良好。同时,补充分析了11个有限元模型,研究了膨胀角、粘性系数及受压损伤对型钢区域约束混凝土柱有限元模型抗震性能的影响。分析表明:膨胀角取值越小,水平承载力越低、割线刚度越小、等效粘滞阻尼系数越大;粘性系数取值较小时模型不易收敛,取值较大时模拟结果与试验结果差异较大;混凝土损伤取值越小(βc越大),模型水平承载力越大,割线刚度越大,水平加载位移较小时βc取值对模型的等效粘滞阻尼系数影响不大,水平加载位移达一定值后βc取值越小,等效粘滞阻尼系数随加载水平位移增大而增大的幅度越快。     

型钢高强混凝土组合柱偏心受压性能试验研究

通过型钢高强混凝土组合柱偏心受压试验与6根组合柱的有限元模拟,分析大小偏心受压柱破坏形态的不同以及型钢强度对型钢高强混凝土柱力学性能的影响。研究发现,不同偏心距的型钢高强混凝土柱破坏形态差别明显,小偏压试件破坏前无明显预兆;考虑混凝土约束效应的有限元模型可较好的模拟组合柱的受力发展过程;型钢强度的增大对组合柱承载力影响不明显,对延性提高较大。     

核心型钢混凝土柱的滞回性能数值分析

在考虑型钢和箍筋对混凝土的约束机制基础上,采用ABAQUS有限元分析软件,建立了适用于核心型钢混凝土柱的有限元分析模型。通过对比滞回性能数值分析结果与试验结果,验证了该有限元模型的合理性和准确性,并基于该有限元模型探究了轴压比、纵筋配筋率、体积配箍率、含钢率和型钢截面形式对核心型钢混凝土柱滞回性能的影响。     

型钢再生混凝土组合柱正截面受力性能的有限元分析

采用OpenSees作为有限元分析平台对6根型钢再生混凝土轴压试件和9根偏压试件进行受压静载试验全过程的非线性数值模拟,分析了再生混凝土取代率、长细比及混凝土强度对型钢再生混凝土组合柱轴心受压承载力的影响和再生混凝土取代率、相对偏心距及混凝土强度对型钢再生混凝土组合柱偏心受压承载力的影响。在分析中,选用基于柔度法的纤维模型进行型钢再生混凝土柱的静力非线性分析,并结合梁柱杆件单元,根据不同的材料属性对型钢再生混凝土柱正截面进行精细划分,来实现型钢再生混凝土柱的模拟技术。与试验的对比分析表明,OpenSees能够有效地模拟型钢再生混凝土柱正截面的受力和变形过程,具有较好的计算精度。     

钢管约束型钢混凝土柱火作用下受力性能分析

为了得到火作用下钢管约束型钢混凝土柱的抗火性能,采用有限元软件ABAQUS建立钢管约束型钢混凝土柱有限元模型、分析ISO-834标准升温条件下构件的温度场分布和耐火极限。研究截面尺寸、荷载比、长细比等因素对构件耐火极限的影响规律。采用试验数据对分析结果进行验证,吻合较好。     

型钢再生混凝土柱基于ABAQUS的数值模拟

利用有限元分析软件ABAQUS对型钢再生混凝土（SRRAC）柱的受力性能进行了非线性数值分析。建立试件的有限元模型,对试验全过程进行非线性数值模拟,通过对比试验结果的荷载一位移曲线,分析了轴压比和再生骨料取代率对构件力学性能的影响,数值分析结果与试验结果吻合较好,表明有限元分析可以作为试验手段的有效补充,较好地模拟型钢再生混凝土柱的整个受力和变形过程。     

型钢混凝土偏心柱ANSYS数值模拟分析研究

采用ANSYS程序对6个型钢混凝土偏心受压柱试件的受力性能进行非线性有限元数值分析。系统研究型钢混凝土结构ANSYS有限元的单元类型、模型定义和各自本构关系选取;给出整体构件建模过程。通过模拟结果与试验结果分析比较得出偏心柱开裂荷载、极限荷载以及刚度的变化;同时表明所建立型钢混凝土结构ANSYS模拟技术合理、可行。     

型钢区域约束混凝土柱抗震性能试验研究

对4个型钢区域约束混凝土(SRCC)柱、1个普通井字箍约束混凝土(NCC)柱及1个钢筋区域约束混凝土(RCC)柱进行拟静力往复荷载对比试验,其中型钢区域约束混凝土柱设计轴压比分别为1.1,1.3及1.6,普通井字箍约束混凝土柱及钢筋区域约束混凝土柱设计轴压比为1.1,而型钢区域约束混凝土柱在1.1轴压比时,分别设置两种不同间距(70,90mm)的箍筋。对各试件滞回曲线、骨架曲线、承载力、延性和耗能性能进行分析。结果表明型钢区域约束混凝土柱受力均匀,能有效抑制贯通斜裂缝的发生,避免脆性的剪切破坏;在相同轴压比下,箍筋间距的增大使型钢区域约束混凝土柱的抗震性能降低;随轴压比的提高,型钢区域约束混凝土柱的抗剪承载力、延性、变形能力和耗能能力均增强,且明显高于普通井字箍约束混凝土柱和钢筋区域约束混凝土柱;型钢区域约束混凝土柱在高轴压比下具有良好的力学性能和抗震性能,宜加以广泛推广使用。     

基于ABAQUS的型钢混凝土梁三维非线性分析

基于ABAQUS混凝土损伤塑性模型,讨论了型钢混凝土梁三维非线性分析的建模方法及模型参数取值,针对一箱形型钢混凝土梁试验模型进行有限元模拟,并与试验结果进行对比分析.计算结果与试验结果基本相符,从而说明本文选用的基于ABAQUS的模型及参数可对型钢混凝土梁的静力学性能进行较为准确的模拟.     

FRP钢管混凝土柱抗爆性能数值模拟

为研究FRP钢管混凝土柱(CFST)的抗爆性能,建立了比例距离为0.28 m·kg^-1/3时爆炸荷载下纤维增强复合材料(FRP)钢管混凝土柱的数值模型。运用LS-DYNA非线性有限元程序中的高能爆炸材料模型及状态方程来施加爆炸荷载,采取多物质流固耦合方法进行数值模拟,通过试验数据验证了该模型的合理性。通过数值模拟展示了FRP钢管混凝土柱的位移时程及钢管、混凝土、FRP的等效应力变化,分析了其变化规律与分布特征。此外,通过改变相应参数研究了FRP层数、钢管屈服强度及混凝土强度对FRP钢管混凝土柱的影响程度。结果表明:FRP的约束可以有效提高钢管混凝土的抗爆性能,其易损部位主要发生在柱中及柱两端; 增加FRP层数,提高钢管屈服强度和混凝土强度均可提高柱的抗爆性能; 建立的模型可以进一步推广到不同比例距离、不同截面形状的FRP钢管混凝土柱抗爆研究,同时为FRP钢管混凝土抗爆设计提供了一定依据。     

箍筋约束混凝土的本构关系研究

在箍筋约束下,混凝土抗压能力会得到较大地提升,因此在钢筋混凝土结构的有限元分析中,通常考虑箍筋对构件混凝土抗压性能的影响。基于OpenSees有限元分析平台,分别采用现有的三种考虑箍筋约束影响的混凝土本构关系,对两个柱的滞回试验过程进行了模拟,并与试验结果相对比。对比结果表明:Kent-Park-Scott模型和Mander模型均可以较好地模拟箍筋对混凝土约束作用。     

CFRP布对不同截面混凝土柱加固性能分析

为了探究碳纤维增强复合材料(CFRP)布对不同截面混凝土柱的加固性能,以条带用量、条带净间距、条带净宽等参数为控制变量,设计并制作了3组钢筋混凝土柱,第1组试件为方形截面柱,第2组试件为T形截面柱,第3组试件是在第2组试件的基础上,在翼缘与腹板转角处利用角钢对CFRP布进行锚固。通过对3组钢筋混凝土试件进行轴心受压试验,得到了试件极限荷载、轴向变形以及破坏形态等试验数据。采用有限元软件ABAQUS建立了一批CFRP布约束状态下的混凝土短柱,并对其力学性能进行了分析。根据试验数据及有限元分析结果,提出了CFRP条带约束状态下方形截面钢筋混凝土柱和角钢锚固CFRP条带约束状态下T形截面钢筋混凝土柱极限承载力的计算公式。结果表明：随着CFRP条带用量的增加,加固混凝土柱的承载力增大;当CFRP条带的用量相同时,极限承载力随条带净间距的减小而增大;使用角钢在T形截面柱的翼缘与腹板转角位置对CFRP条带锚固,可以更好地发挥出CFRP条带的抗拉强度,使混凝土柱的极限承载力有所提升。     

钢梁和钢筋混凝土组合框架的参数研究

过去几十年里,美国和日本都对钢梁和钢筋混凝土组合框架进行了大量的试验和参数分析。大部分试验结果显示,与传统的钢混组合框架相比较,这种组合框架的性能更优越。然而,少量研究也发现,这种由高强混凝土柱和钢梁组成的框架结构,需要一个更精确的有限元模型来进行分析。与参考文献中提出的试验数据进行对比,从而验证此有限元模型的有效性。运用此有限元模型,文中还对这种钢梁和钢筋混凝土组合框架的性能进行了广泛的参数分析,并提出一个简化的滞回模型。     

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。     

环向预应力FRP约束混凝土圆柱应力应变关系

环向预应力FRP能够对核心混凝土提供主动约束,避免FRP的应力滞后问题,增强约束效果。在设计时若采用非预应力FRP约束混凝土的计算模型和应力应变关系模型,将会造成很大的误差。引入与环向预应力大小有关的初始约束应力和有效约束应力,并依据已有的试验数据和有限元模拟,提出了环向预应力FRP约束混凝土圆柱的峰值应力和峰值应变、极限应力和极限应变的计算模型;分析了环向预应力FRP约束混凝土圆柱的初始弹模,借鉴已有的FRP约束混凝土的应力应变关系模型,提出了环向预应力FRP约束混凝土圆柱的三线性应力应变关系模型,计算结果与试验结果吻合良好。     

型钢混凝土柱的非线性有限元分析

型钢混凝土柱在现代建筑中越来越多的被采用,以解决普通钢筋混凝土柱在高轴压比下抗震不利的状况。文章基于通用非线性有限元软件ABAQUS对型钢混凝土柱进行水平荷载作用下单调加载全过程模拟,研究了对于型钢混凝土结构的单元选择,材料本构关系的选取。计算结果表明,型钢混凝土柱具有较高的承载能力,较大刚度,骨架曲线下降段较为平缓,具有较好的延性和较好的耗能能力。     

相对两面受火的方钢管约束型钢混凝土柱抗火性能

为研究相对两面受火的方钢管约束型钢混凝土柱的耐火极限,运用ABAQUS建立了ISO 834标准火灾作用下方钢管约束型钢混凝土柱的有限元模型,包括温度场分析模型和耐火极限分析模型,用已有的相关试验进行验证,并分析了截面温度场和力学性能的变化规律。在此基础上分析荷载比、计算长度、型钢含钢率、截面尺寸、混凝土强度等参数对构件耐火极限的影响规律。基于上述规律并结合大量计算结果定量给出了相对两面受火的方钢管约束型钢混凝土柱的耐火极限简化计算式。结果表明:荷载比和计算长度对构件耐火极限影响较大,随着荷载比和计算长度的增加,构件的耐火极限呈线性降低; 截面尺寸对构件的耐火极限影响较大,随着截面尺寸的增加,构件的耐火极限呈线性增加; 随着型钢含钢率的增加,构件的耐火极限增加并不明显; 耐火极限计算式计算精度良好,可为相对两面受火的方钢管约束型钢混凝土柱抗火设计提供参考。     

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。     

Effect of axial load and transverse reinforcements on the seismic performance of reinforced concrete columns

The aim of this research is to assess the seismic performance of reinforced concrete columns under different axial load and transverse reinforcement ratios. These two parameters are very important as for the ductility, strength, stiffness, and energy dissipation capacity for a given reinforced concrete column. Effects of variable axial load ratio and transverse reinforcement ratio on the seismic performance of reinforced concrete columns are thoroughly analyzed. The finite element computer program Seismo-Structure was used to perform the analysis of series of reinforced concrete columns tested by the second author and other researchers. In order to reflect the reality and grasp the actual behavior of the specimens, special attention was paid to select the models for concrete, confined concrete, and steel components. Good agreements were obtained between the experimental and the analytical results either for the lateral force-drift relationships or for the damage progress prediction at different stages of the loading.