酸雨环境下方钢管再生混凝土短柱轴压力学性能试验研究

设计了16根方钢管混凝土短柱试件,对不同截面尺寸、核心混凝土骨料类型、酸雨腐蚀率的试件进行轴压试验,并对酸雨环境下不同腐蚀程度的方钢管再生混凝土轴压短柱的延性、荷载-纵向应变、组合弹性模量、损伤分析以及承载力验算进行了分析。试验结果表明:酸雨环境下方钢管普通混凝土短柱和方钢管再生混凝土短柱有相似的破坏形态。随着腐蚀程度的加深,方钢管普通混凝土轴压短柱和方钢管再生混凝土轴压短柱后期延性变差,腐蚀程度越深,后期延性下降越大,组合弹性模量下降越明显,试件损伤越严重,承载力下降越大。酸雨环境下的钢管混凝土构件可近似看作均匀腐蚀,采用折减壁厚的方法对钢管混凝土短柱承载力进行验算,结果与试验数据吻合度高。     

酸雨腐蚀圆钢管再生混凝土柱偏压承载力计算

采用有限元建模方法对已有的酸雨腐蚀后圆钢管混凝土偏压柱的荷载变形全过程进行了模拟,并使用圆钢管混凝土偏心受压柱的承载力简化计算式对所有试件的承载力进行计算。考察了酸雨腐蚀对试件承载力的影响大小。在有限元建模及简化计算公式中,均从两方面来考虑酸雨环境对构件的影响:(1)通过折减钢管壁厚进行计算;(2)通过折减钢材材性的方法(弹性模量、屈服强度)计算。最后将有限元结果、计算式计算结果分别与试验结果比对分析。结果表明:有限元结果、计算式计算结果、试验结果三者吻合情况较好。但在工程实际中,通过壁厚折减方法来考虑酸雨腐蚀对圆钢管混凝土偏压构件承载力的影响,更具有适用性。     

偏压矩形钢管再生混凝土柱抗火性能有限元分析

为了研究偏压矩形钢管再生混凝土柱的抗火性能,建立了火灾下柱温度场和力学场分析的有限元模型,并利用已有试验结果验证了模型的有效性。研究了长细比、荷载比、截面周长以及偏心率对偏压矩形钢管再生混凝土柱抗火性能的影响。结果表明:有限元模拟的温度场和力学场与实验结果总体符合。长细比、荷载比和截面周长是影响偏压矩形钢管再生混凝土柱抗火性能的主要因素。长细比越大耐火极限越小而膨胀变形越大,荷载比越大耐火极限越小且膨胀变形越小,截面周长越大耐火极限越大且膨胀变形越大。偏心率对耐火极限和膨胀变形影响较小。     

超高层结构考虑钢管混凝土柱收缩徐变影响的施工模拟分析

在超高层结构施工过程中,材料的时变特性和其他荷载等因素是导致竖向构件变形差异的主要原因。以南宁华润中心东写字楼超高层项目为工程背景,运用MIDAS Gen软件对项目进行施工模拟分析。由于钢管混凝土柱中混凝土处于密封状态,从而收缩徐变受到抑制,计算时考虑组合材料的收缩徐变得不到合理的结果。考虑钢管混凝土柱中混凝土的收缩徐变,利用双单元法对钢管混凝土柱进行施工模拟分析,并和换算截面法考虑收缩徐变和换算截面法不考虑收缩徐变分析的结果进行对比,分析三个模型的合理性,进而为钢管混凝土结构施工模拟分析提供参考。     

L形缀板式方钢管混凝土组合柱压弯性能试验研究

对L形缀板式方钢管混凝土组合柱进行偏压试验,分析了在偏压荷载作用下缀板对L形钢管混凝土组合柱的承载能力和破坏状态等参数的影响。结果表明,在偏压荷载作用下,L形缀板式方钢管混凝土组合柱的极限承载力要比普通方钢管混凝土组合柱高,且L形缀板式方钢管混凝土组合柱通过缀板的连接使组合柱的整体性较强,各肢柱可以协调变形。研究结果为后期L形缀板式方钢管混凝土组合柱的其他性能研究提供了参考。     

钢管混凝土轴压构件徐变有限元研究

在高层和超高层建筑中采用钢管混凝土结构,可充分利用空钢管所具有的强度和刚度,并能较好地解决混凝土硬化时间较长与施工速度之间的矛盾。但由此也会带来这样的问题,即在结构施工过程中,构件所受长期荷载随施工过程逐渐增加,徐变持续发展,混凝土卸载,内力重新分布,导致构件稳定承载力降低。本文运用DirichLet级数建立管内混凝土徐变模型,并应用非线性有限元软件ABAQUS对钢管混凝土徐变以及承载力进行了有限元计算,较好地模拟了钢管混凝土的徐变过程。本文回归分析了钢管混凝土的徐变性质,并认为可以用初应力的方法粗略估计徐变构件对承载力的影响。     

钢管混凝土研究与应用中的若干关键问题

在钢管中填充混凝土形成钢管混凝土组合构件,受力过程中,混凝土可以有效地避免或延缓钢管发生局部屈曲,使构件的承载力和延性大为提高,从而使钢管混凝土和钢结构及混凝土结构相比具有一系列优点。组成钢管混凝土的钢管及其核心混凝土之间的相互作用是研究该类结构的关键。本文简要地回顾了钢管混凝土力学性能研究现状,论述了钢管及其混凝土之间的组合作用问题。最后,对需要进一步开展的研究工作,例如钢管混凝土施工力学、混凝土质量控制、钢材残余应力的影响、徐变和疲劳等若干问题进行了探讨。     

负弯矩作用下钢管混凝土组合框架端板连接节点的抗弯承载力计算方法

为了获悉负弯矩作用下钢管混凝土组合框架端板连接节点的抗弯承载力,给出组合节点的失效模式,建立对称荷载和非对称荷载作用下组合节点的力学模型,详细考虑柱截面类型、端板类型、荷载类型、楼板组合作用的影响。基于节点失效模式,分别提出钢筋抗拉承载力、螺栓抗拉承载力、连接抗压承载力等组件承载力的简化计算方法。根据力学平衡原理和力学模型,利用组件法,确定组合节点受弯中和轴位置,分别提出平齐端板连接和外伸端板连接钢管混凝土组合节点在负弯矩作用下的承载力计算公式。用试验结果验证了所提组合节点抗弯承载力简化计算方法的正确性,研究成果可为建立半刚性钢管混凝土组合框架设计理论提供科学依据。     

钢骨-钢管自密实高强混凝土偏压柱力学性能试验研究

为研究钢骨-钢管混凝土组合柱在偏心荷载下的力学性能,进行了13根组合柱的偏心受压试验,研究了钢骨-钢管自密实高强混凝土偏压柱的荷载-变形关系曲线、宏观变形特征和破坏形态,分析了偏心率、长细比、套箍系数和配骨指标对偏压组合柱力学性能的影响。研究结果表明:内置钢骨能延缓甚至阻止核心混凝土中剪切斜裂缝的开展,可有效提高偏压组合柱的极限承载力和延性;在整个加载过程中,钢骨-钢管自密实高强混凝土偏压柱中截面纵向应变沿截面高度的变化基本符合平截面假设,且偏压长柱的侧向挠曲线基本符合正弦半波曲线;钢骨-钢管自密实高强混凝土偏压柱的极限承载力随偏心率和长细比的增大而急剧下降,随着配骨指标的增大而提高。     

锈蚀方钢管混凝土短柱轴压承载力研究

采用ABAQUS有限元软件,建立模拟酸雨溶液腐蚀后方钢管混凝土轴压短柱有限元模型。为模拟钢管锈蚀损伤,在钢材和混凝土的本构关系模型中考虑了锈蚀对钢材的弹性模量和屈服强度的影响。有限元计算结果与试验结果吻合较好,验证了有限元模型的有效性。运用该有限元模型,通过典型算例对锈蚀方钢管混凝土短柱进行轴压全过程分析,比较不同锈蚀率下方钢管混凝土柱荷载-轴向位移关系、外钢管承担的荷载-轴向位移关系、核心混凝土承担的荷载-轴向位移关系的变化规律。并对锈蚀方钢管混凝土轴压短柱进行参数分析,讨论了含钢率、钢材屈服强度、混凝土强度和锈蚀率等参数对方钢管混凝土柱极限承载力的影响,最后给出酸雨腐蚀后方钢管混凝土柱极限承载力建议计算式。     

酸雨环境下方钢管再生混凝土轴压力学性能有限元研究

采用限元软件ABAQUS对11根受酸雨腐蚀的方钢管(再生)混凝土短柱试件的轴压试验进行模拟。分别采用了两种方法来考虑酸雨腐蚀对钢管混凝土的影响,方法一考虑了酸雨腐蚀对壁厚的影响;方法二考虑了酸雨对钢材屈服强度和弹性模量的影响。两种方法模拟轴压承载力与试验结果相比平均差异均在5%左右。其中方法一比试验值偏高,方法二模拟结果偏安全且方法二的荷载-变形关系曲线与试验结果更符合。     

矩形钢管混凝土组合桁梁负弯矩区受力性能试验研究

矩形钢管混凝土组合桁梁由混凝土板和矩形钢管混凝土桁架组成,在竖向荷载作用下,其正弯矩区可充分发挥混凝土板和桁架的组合作用,但负弯矩区的力学性能较为薄弱且受拉混凝土板容易开裂。针对这一问题,提出了在负弯矩区混凝土板施加预应力以及布置局部释放剪切作用的剪力钉相结合的组合桁梁结构形式。采用跨中施加反向集中荷载模拟连续梁支点反力的方法,对2榀承受负弯矩的矩形钢管混凝土组合桁梁进行了静力加载试验,对其荷载-位移关系、裂缝发展规律、混凝土板应变分布、桁梁荷载-应变关系、钢与混凝土界面滑移及承载力进行了分析。还根据组合桁梁的简化力学模型对不同加载阶段的结构特征荷载进行了讨论。结果表明：采用局部释放剪切作用的剪力钉和混凝土板施加预应力的组合桁梁结构形式可有效提高其抗裂性能,但对受弯承载力影响较小;在加载过程中混凝土板的开裂和杆件的屈服导致结构塑性变形增大,最终节点处焊缝撕裂,组合桁梁丧失承载力;由简化力学模型计算得到的结构特征内力与实测值吻合较好,可为矩形钢管混凝土组合桁梁负弯矩区的设计和计算提供参考。     

#br# 偏压荷载下钢管混凝土柱的抗扭性能试验研究

自重和水平地震作用将对曲线梁桥中墩梁固结的墩柱和拱桥钢管混凝土结构的主拱产生偏压和扭转复合效应。为研究钢管混凝土柱在偏压荷载作用下的抗扭性能,完成了8个不同截面形状钢管混凝土柱试件单调纯扭加载、往复纯扭加载和偏压-往复扭转加载拟静力试验。试验结果表明：钢管混凝土柱在往复扭转作用下的滞回曲线较为饱满,没有“捏拢”现象产生,试件的强度和刚度的损伤退化程度较低,具有较好的耗能能力。矮柱试件破坏现象较高柱试件更为明显,矮柱试件的屈服转角小于高柱,屈服扭矩与高柱相差不大,极限承载力大于高柱,极限转角小于高柱,耗能能力比高柱更好。偏压-往复扭转荷载作用下的方形截面试件刚度退化较为明显,偏压作用导致方钢管混凝土柱试件耗能能力降低。极限状态下,偏压作用改变了钢管的褶皱角度。     

截面形状对早龄期钢管混凝土柱多级加载变形及承载力影响的试验研究

连续施工过程中钢管混凝土柱受多级荷载作用,而对其进行力学性能研究时,大多将所受荷载简化为钢管的初应力问题,忽略了荷载的多级加载过程与早龄期混凝土收缩徐变的共同影响。为研究多级荷载下早龄期钢管混凝土柱的受力性能,分别对早龄期方形和圆形截面钢管混凝土短柱进行多级加载变形试验和多级加载后试件的轴压承载力试验,分析了不同加载制度对方形和圆形截面试件的变形,以及多级加载后轴压承载力的影响规律。试验结果表明:多级荷载下方形和圆形截面钢管混凝土的早龄期徐变变形均非常明显;同时不同加载制度对试件的变形也有较大影响;在相同加载条件下,圆钢管混凝土柱的变形值要小于方钢管混凝土柱的变形值;多级加载过程对圆形及方形截面钢管混凝土成熟期短柱试件的轴压承载力影响有限,可以忽略。研究可为钢管混凝土柱的连续性施工变形控制和力学性能评估提供参考。     

偏压荷载下钢管混凝土柱的抗扭性能试验研究

自重和水平地震作用将对曲线梁桥中墩梁固结的墩柱和拱桥钢管混凝土结构的主拱产生偏压和扭转复合效应。为研究钢管混凝土柱在偏压荷载作用下的抗扭性能,完成了8个不同截面形状钢管混凝土柱试件单调纯扭加载、往复纯扭加载和偏压-往复扭转加载拟静力试验。试验结果表明:钢管混凝土柱在往复扭转作用下的滞回曲线较为饱满,没有"捏拢"现象产生,试件的强度和刚度的损伤退化程度较低,具有较好的耗能能力。矮柱试件破坏现象较高柱试件更为明显,矮柱试件的屈服转角小于高柱,屈服扭矩与高柱相差不大,极限承载力大于高柱,极限转角小于高柱,耗能能力比高柱更好。偏压-往复扭转荷载作用下的方形截面试件刚度退化较为明显,偏压作用导致方钢管混凝土柱试件耗能能力降低。极限状态下,偏压作用改变了钢管的褶皱角度。     

钢管膨胀和再生混凝土结构施工时徐变影响的试验研究

实际施工中钢管混凝土的分层施工,以及为弥补收缩而使用的膨胀剂产生的徐变对钢管混凝土的性能影响不容忽视.在考虑钢管混凝土分阶段施工的基础上,分级施加徐变恒载.试验研究了膨胀剂掺量以及恒载加载间隔对钢管混凝土极限承载力与徐变纵向变形的影响,同时还对钢管再生混凝土结构的相应问题进行研究.分析得出:膨胀剂的使用对普通钢管混凝土...     

人民日报社报刊综合业务楼施工模拟分析

人民日报社报刊综合业务楼是一体型复杂的高层钢结构建筑,采用钢框架加屈曲约束支撑的结构形式。结构部分关键的竖向构件呈弧形外凸,二阶效应明显,且在竖向荷载作用下即表现出较大的水平和竖向变形;主要抗侧力构件约束屈曲支撑的施工安装顺序对其自身及边缘框架构件的性能也有较大影响;外框柱采用钢管混凝土柱,混凝土徐变对其极限承载力也有削弱。采用施工过程模拟分析技术,揭示了结构在真实施工过程中的变形和受力过程。通过屈曲约束支撑多种安装顺序的分析对比,找出屈曲约束支撑的最佳安装方案,钢管混凝土柱考虑徐变后的强度储备也得到验证。     

长期荷载作用下内配工字型钢方钢管混凝土偏压柱力学性能分析

利用ABAQUS软件建立了考虑长期荷载作用下的内配工字型钢方钢管混凝土偏压柱的数值分析模型。通过与已有试验数据对比,验证了数值模型的合理性。在此基础上,对该类新型组合柱的荷载-挠度曲线、材料应力发展和分布、材料接触应力等进行全过程分析,同时与不考虑长期荷载作用的结果进行对比,并对长期荷载作用下组合柱承载力的影响因素进行参数分析。结果表明:长期荷载作用下组合柱产生了内力重分布,加速了混凝土受拉区和钢材的塑性发展,降低了钢管和型钢对混凝土的约束作用;考虑长期荷载作用的组合柱极限承载力较一次加载的情况有所减小,对应的跨中挠度增大;在计算参数范围内,长期荷载使内配型钢方钢管混凝土偏压柱承载力降低幅度在15%以内。     

全填充墙钢管混凝土组合框架抗连续倒塌性能研究

现有建筑结构的抗连续倒塌设计主要以提高失效柱上部梁构件的梁机制和悬链线机制承载力作为主要的设防目标,忽略了既有非结构构件共同承担竖向构件失效后的抗倒塌能力贡献。为研究填充墙对钢管混凝土组合框架抗连续性倒塌性能的影响,该文对拆除中柱构件后的全填充墙钢管混凝土柱 压型钢板组合梁框架剩余结构进行单调竖向静力加载,获得试件竖向荷载 位移关系曲线、整体/局部破坏模式以及构件关键部位的应变变化曲线,并与钢管混凝土组合框架倒塌试验结果进行对比分析。研究结果表明：该类结构的荷载 位移关系曲线分为四个阶段,弹性阶段、弹塑性阶段、裂缝发展阶段和破坏阶段。填充墙作用可以提高钢管混凝土组合框架的抗倒塌承载力,但结构的延性有所降低。基于试验研究结果,利用ABAQUS/Implicit建立了全填充墙钢管混凝土组合框架抗倒塌精细化有限元模型,并验证了建模方法的合理性。在此基础上,分析了不同填充墙开洞率对钢管混凝土组合框架抗倒塌承载力和破坏模式的影响,发现不同开洞率对试件的初始刚度、峰值荷载和位移延性均有一定影响,研究结果以期为该类结构的抗倒塌设计提供一定的参考。     

基坑扩底锚喷混凝土侧壁支护结构

在旧城区新建市场管网工程的基坑施工中，因受地上、地下障碍物的影响，临近道路的基坑采用锚喷混凝土支护结构进行基坑抗底，其支护形式、支护技术参数、荷载计算、辅助施工措施等组合选用方面，需采用针对工程特点的锚喷支护综合施工技术。本文重点论述了四种扩底基坑锚喷结构的支护形式、荷载计算、主要施工技术措施及效能与作用。