圆钢管高强再生混凝土柱重复加载偏压试验

为研究圆钢管高强再生混凝土柱偏心受压性能,完成了4个试件的单调重复加载试验.4个试件分为两组,第一组试件包括圆钢管普通混凝土柱和圆钢管再生混凝土柱,偏心距100 mm;第二组试件与第一组试件相同,区别在于偏心距为160 mm.通过试验,得到了荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、应变沿截面高度分布情况,分析了各试件的破坏特征、承载力、刚度、延性和耗能等.利用国内外相关规程对圆钢管再生混凝土偏心受压柱进行承载力计算,并与试验结果比对.研究表明:圆钢管高强再生混凝土偏心受压柱的损伤破坏过程与普通混凝土柱相似,承载能力和变形性能较普通混凝土试件有所提高;截面应变分布与平截面假定符合较好;随着偏心距增大,试件承载力降低,刚度退化加剧,变形能力增强.     

圆端形钢管混凝土偏压构件受力性能研究

结合武汉市后湖大桥圆端形钢管混凝土塔柱工程实际,制作大尺寸圆端形钢管混凝土试件,开展偏心受压试验研究,分析了圆端形钢管混凝土偏心受压试件的破坏机理、荷载-横向位移曲线、荷载-纵向应变曲线及荷载-环向应变曲线。试验表明,钢管混凝土偏压构件具有良好的受力性能。随着偏心距的增大,承载力不断降低;中截面变形符合平截面假定,中和轴位置随偏心率的增大而不断往荷载作用侧移动;试件破坏时,钢管受压区侧进入塑性状态,受拉区尚处于弹性状态。     

钢骨-圆钢管高强混凝土组合柱偏心受压力学性能

为研究钢骨-圆钢管高强混凝土组合柱偏心受压力学性能,采用有限元软件ABAQUS对14根钢骨-圆钢管高强混凝土组合柱偏心受压试件进行非线性分析,研究了荷载-侧向挠度曲线特征、不同受力阶段的应力分布规律及破坏模态,进行参数分析,讨论不同参数对组合柱偏心受压力学性能的影响.提出组合柱偏心受压承载力简化计算公式,并将简化公式计算结果与试验结果及有限元计算结果进行对比.编写了钢骨-圆钢管高强混凝土组合柱偏心受压数值分析程序.结果表明组合柱的偏心受压承载力随着偏心距、长细比以及径厚比增大而不断减小,随着配骨指标增大不断提高.简化计算公式计算结果及数值计算结果,与试验结果及有限元模拟结果吻合良好.     

500MPa级钢筋混凝土偏心受压柱受力性能的试验研究

通过对9根350 mm×200 mm×2200 mm 500 MPa级钢筋混凝土偏心受压柱受力性能的试验,分析了偏心受压柱荷载—挠度曲线、荷载—钢筋应变曲线、荷载—混凝土压应变曲线以及破坏形态的特点.试验研究结果表明,500 MPa级钢筋在柱中与混凝土协同工作性能较好,其强度得到了充分发挥.在试验和理论分析的基础上,提出了500 MPa级钢筋在混凝土柱中的强度设计取值fy=450 MPa和受压承载力计算公式的建议.     

部分包裹混凝土偏心受压柱的受力性能研究

为了合理地建立部分包裹混凝土偏心受压柱的强度计算方法,对8根部分包裹混凝土偏心受压短柱的受力性能进行了试验研究.试验在5 000 kN试验机上进行,主要测量了型钢、箍筋和混凝土的纵向应变、试件的裂缝发展过程、试件跨中的荷载-挠度曲线及试件的极限承载力.试件的主要参数为含钢率、荷载作用的偏心距和配箍率.试验结果表明,随着初始偏心距的增大,偏心受压柱的承载力降低;随着含钢率和配箍率的提高,偏心受压柱的承载能力提高,但含钢率达到一定的值(10%左右)以后,承载力提高很小.含钢率和配箍率是影响柱子延性的主要因素.     

空间钢构架约束混凝土柱偏心受压性能试验研究和理论分析

轴向荷载作用下空间钢构架对核心混凝土的约束作用可以改善柱的承载力及变形性能,为了探究单向偏心荷载作用下空间钢构架对核心混凝土的约束机理以及空间钢构架混凝土柱的偏心受压性能,以偏心距、角钢肢长、缀条间距等为设计参数,进行了7根空间钢构架混凝土偏心受压柱试件和1根空间钢构架混凝土轴心受压柱试件的静力试验,分析了空间钢构架混...     

部分包裹混凝土偏心受压短柱受力性能试验研究

为了合理地建立部分包裹混凝土偏心受压柱的强度计算方法,对8根部分包裹混凝土偏心受压短柱的受力性能进行了试验研究.试验在5 000 Kn试验机上进行,主要测量了型钢、箍筋和混凝土的纵向应变,试件的裂缝发展过程,试件跨中的荷载一挠度曲线及试件的极限承载力.试件的主要参数为含钢率、荷载作用的偏心距和配箍率.试验结果表明,随着初始偏心距的增大,偏心受压柱的承载力降低;随着含钢率和配箍率的提高,偏心受压柱的承载能力提高有限.含钢率和配箍率是影响柱子延性的主要因素.     

超高性能混凝土柱偏心受压性能试验研究

为研究超高性能混凝土(UHPC)柱偏心受压性能,完成了7个UHPC柱和1个高强混凝土(HSC)柱的偏心受压试验;通过改变UHPC的钢纤维体积掺量以及偏压柱的偏心距及配箍率,分析试件在竖向荷载作用下的破坏形态、承载能力及变形能力。试验结果表明,UHPC柱在偏心受压作用下的破坏形态为大偏心受拉破坏和小偏心受压破坏;大偏心受拉破坏为受拉区纵筋屈服、裂缝细密,受压区UHPC被压裂;小偏压受压破坏为受拉区纵筋未屈服、裂缝细微且数量少,受压区UHPC被压碎。由于钢纤维的"桥联"作用,受拉裂缝得到有效的抑制,且数量明显增多、宽度减小;UHPC大偏压柱荷载-挠度曲线有较平缓的下降段,表现出良好的延性;与HSC柱相比,UHPC柱开裂荷载提高了44.5%和59%,极限荷载提高了30.2%和58.9%,随钢纤维体积掺量的增加,UHPC柱极限荷载提高13.3%～58.9%,破坏挠度提高14.3%～146.5%,随配箍率的增加,极限荷载提高6.2%～11.4%,破坏挠度提高14%～14.8%,通过增加钢纤维体积掺量及配箍率能有效的提高UHPC柱的承载能力和变形能力;基于UHPC较高的抗拉强度,考虑对受拉区的贡献,采用等效矩形应力图简化计算,提出UHPC偏心受压柱的承载力计算公式。计算值与试验值吻合良好。可为工程应用提供理论依据。     

基坑工程钢支撑BFW活络端在偏心荷载作用下的力学性能

为了改善基坑工程钢支撑活络端力学性能,有效控制基坑的稳定与变形,研发了螺栓紧固锥楔型(bolt fasten wedge,BFW)活络端.按照1∶1比例对活络端试件进行加工制作,并在最不利工况下对其进行了偏心和轴心荷载作用下的承载力试验,采用ABAQUS有限元软件对试件的试验加载过程进行了数值模拟并分析了其力学性能.结果表明:1)加载前期,试件处于线性受压阶段,位移较小,稳定性好.相对比于轴心受压,试件在偏心荷载作用下,其承载能力没有明显下降,但刚度略有降低.活络端在轴心和偏心荷载作用下的极限承载力约为5 800 k N.2)活络端的最终破坏形式为螺栓断裂.提高螺栓强度、增加受力螺栓个数可以提高活络端的整体承载能力.3)在偏心荷载作用下,活络端沿偏心方向发生偏转.X向偏心刚度最大,双向偏心刚度次之,Y向偏心方向刚度最小.     

火灾后等肢L形型钢混凝土异形柱双向偏心受压力学性能研究

为了研究火灾后L形型钢混凝土柱双向偏心受压力学性能,进行受火1小时后4根等肢L形型钢混凝土柱的常温静力加载试验,分析双向受压情况下不同加载偏心距对型钢混凝土异形柱受压承载力的影响.记录其破坏过程及破坏形态,分析其破坏机理.对试验异形柱的极限承载力、混凝土型钢应力应变曲线、柱中侧向位移曲线、混凝土与型钢之间的粘结滑移曲线进行了讨论.试验结果表明:(1)型钢混凝土异形柱与钢筋混凝土柱受压破坏机理相同,破坏形态类似.随着偏心距的增大,试件由受压破坏转变为受拉破坏.承载力也随之降低;(2)桁架式钢骨架以及腹杆能够使混凝土与型钢较好的协同工作,保证异形柱整体工作性能.平均应变平截面假定仍适用于火灾后等肢L形型钢混凝土柱的分析中;(3)异形柱在进行双向受压情况下,试件发生双向弯曲,两侧位移基本相同.     

内置CFRP圆管的方钢管混凝土中长柱偏压试验

通过对10根内置碳纤维复合材料（CFRP）圆管的方钢管高强混凝土柱和4根方钢管高强混凝土柱的承载力进行对比试验,分析了CFRP含量、偏心距和长细比等参数对试件性能的影响。结果表明：在长细比相同的条件下,随着偏心距的增大,相同CFRP含量的方钢管高强混凝土柱承载力降低;在长细比和偏心距相同的情况下,随着CFRP含量的增加,方钢管高强混凝土柱承载力有显著提高,对核心混凝土约束效应增加,增强了构件的延性;随着长细比的增大,相同CFRP含量和相同偏心距的方钢管高强混凝土柱承载力降低。试验结果为进一步分析和推导承载力公式打下了基础。     

多工况荷载作用下内嵌H型钢钢管混凝土柱的受力性能

在简单钢管混凝土组合柱中内嵌H型钢,形成新型组合结构柱,为研究新型组合结构柱的受力性能,对其进行纯弯、压弯、扭弯、压弯扭4个工况的试验研究。为满足试验过程中的加载需要,设计制作了一套适用于多工况模拟的加载装置。在复杂荷载加载中,对于有轴压参与的工况,控制轴压比为0.24;对于有扭弯的工况,控制扭弯比为0.34。通过对4个试件的加载试验,分析其扭矩-扭转角滞回曲线、弯矩-位移滞回曲线、扭矩-扭转角骨架、弯矩-位移骨架、力学特征及刚度退化等指标,对结果及其产生机理进行分析。结果表明,在复杂荷载作用下,该新型组合结构柱受力性能良好。基于试验结果提出在工程实际中使用该新型结构柱的基本建议。     

钢管再生混凝土短柱承载性能有限元分析

为了分析钢管再生混凝土短柱承载性能的影响因素,试验设计了3个不同偏心距的方套方中空夹层钢管再生混凝土短柱进行单调加载,用于验证所建立有限元模型的正确性;并利用得到验证的有限元模型设计了三种截面类型（方套方中空截面、方套圆中空截面、方实心截面）共7个钢管再生混凝土短柱试件,并以偏心距及外钢管壁厚为变化参数,运用ABAQUS建立有限元模型进行静力加载分析。得到了不同偏心距及外钢管壁厚下钢管再生混凝土柱的荷载-轴向位移曲线,分析了偏心距及外钢管壁厚对钢管再生混凝土短柱承载性能的影响。分析结果表明：三种类型中方钢管中空夹层再生混凝土短柱随偏心距减小或外钢管壁厚的增加,其承载性能均有所提高;三种截面类型中,方套方中空夹层试件初期刚度最大,极限承载力最高。     

方钢管混凝土偏压柱受力性能的试验研究

以偏心率、长细比和混凝土强度为参数,通过15根方钢管混凝土柱的偏心受压试验,研究了该种构件的受力性能.结果表明,偏心率和长细比是影响方钢管混凝土柱承载力的主要因素,随偏心率增大,紧箍力对提高核心混凝土强度的作用逐渐减弱,构件的承载力明显降低,混凝土强度对承载力的影响随偏心率增加逐渐减小.     

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.     

钢管再生混凝土柱在低周反复荷载作用下的试验研究

根据3个钢管再生混凝土压弯构件在水平低周反复荷载作用下的试验,考察了含钢率、轴压比两个参数变化对构件受力性能的影响,并对构件的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线进行了分析,研究构件的延性和耗能能力。研究结果表明,钢管再生混凝土试件含钢率越大,试件延性越好;轴压比越小,其延性越好。钢管再生混凝土柱在合理的含钢率和轴压比下有良好的承载能力、延性指标和耗能能力。     

钢筋再生混凝土柱压弯性能的重复荷载试验

为减小尺寸效应影响,了解符合实际工程的钢筋再生混凝土柱压弯性能,进行了4根截面尺寸为600 mm×600 mm、不同再生粗骨料取代率、不同配箍率的钢筋混凝土方形截面柱大偏心受压重复荷载试验,研究了其受压破坏形态、承载力、侧向受弯刚度、钢筋及混凝土应变规律.结果表明:钢筋再生混凝土大偏心受压柱的破坏过程、破坏形态、侧向受弯刚度退化、钢筋和混凝土的应变与普通钢筋混凝土柱的区别不明显.参照现行《混凝土结构设计规范》(GB50010—2010)的相关计算公式,计算钢筋再生混凝土大偏心受压柱承载力,其计算结果与试验结果符合较好.     

圆钢加固钢管混凝土偏压构件弯曲性能提升机制

为探索拱腹焊接圆钢对钢管混凝土偏压构件弯曲性能的提升机制,在ABAQUS软件中建立了圆钢加固钢管混凝土梁数值模型,并采用试验数据验证了模型的合理性。通过分析圆钢加固钢管混凝土偏压构件的弯矩-挠度曲线、弯矩-纵向应变曲线、环向应变曲线、约束指数和中性轴偏移规律,揭示了焊接圆钢对钢管混凝土偏压构件弯曲性能的提升机制。进一步,分析了圆钢直径以及构件长细比对圆钢加固钢管混凝土偏压构件弯曲性能的影响规律。结果表明：焊接圆钢可以降低截面中性轴的位置,增大受压侧钢管环向应变,从而提高了受压区混凝土面积,增强了受压侧钢管对混凝土的约束作用,进一步提升钢管混凝土偏压构件的抗弯承载力和弯曲刚度,并且圆钢直径越大提升幅度越高;圆钢加固钢管混凝土偏压构件的极限弯矩随着轴压比的增加而减小,减小的幅度随着圆钢直径和构件长细比的增加而增大,焊接圆钢提升大长细比偏压构件弯曲性能的效果更好,且对大长细比构件弯曲性能的提升效果随着轴压比的增加而增大。     

矩形钢管混凝土柱力学性能非线性有限元分析

为了更好地研究矩形钢管混凝土柱的力学性能,在以往试验和理论研究的基础上,提出一种适用于任意截面形状的三节点八自由度单元模型.结合混凝土和钢材的本构关系建立了非线性有限元模型,用于对单调和反复加载受力方案进行计算分析.对包括纯弯、轴压、偏压和低周反复荷载等多种受力模式下的矩形钢管混凝土试件进行计算,并与试验结果进行比较,两者较为吻合,证明所提出的非线性有限元分析方法可以较好地模拟矩形钢管混凝土的受力和变形性能.     

圆形和方形配筋钢管混凝土短柱受压性能比较

为了研究圆形和方形配筋钢管混凝土柱受压性能,对圆形和方形的中空钢管柱、素混凝土钢管柱及配筋钢管混凝土柱共30个试件进行了轴压试验,在混凝土截面积、钢管截面积和钢筋截面积稍有差别的条件下,对圆形和方形柱试件的承载力、变形性能、合成效果以及破坏模式进行了对比分析.结果表明,圆钢管混凝土柱的承载力高,变形性能好,受压性能比方钢管混凝土柱更优越;就破坏模式而言,和圆钢管混凝土柱相比,方钢管混凝土柱对于屈曲变形更为有利.