空心普通和再生钢管混凝土柱抗震性能研究Ⅰ:试验与有限元研究

目前,空心钢管混凝土结构被大量应用和推广,但对其抗震性能的研究却比较少,制约了其在实际工程中的进一步应用。对空心普通和再生钢管混凝土柱的抗震性能进行了试验与有限元研究,首先介绍了3根空心圆钢管混凝土柱在定轴力和水平反复荷载作用下的滞回性能试验,分析了不同混凝土和空心率对试件耗能能力及位移延性等抗震性能的影响,研究表明再生混凝土构件的抗震性能要差于相应普通混凝土,而空心率越大,构件的延性和耗能能力越小。其次,采用有限元软件ABAQUS对空心钢管混凝土压弯构件的荷载-位移骨架曲线进行了大量数值计算,分析了各参数对构件骨架曲线及延性的影响。     

钢管-GFRP管-混凝土柱抗震性能的研究

本文主要研究了钢管-GFRP管-混凝土柱在定轴力和往复水平力作用下的抗震性能。基于有限元分析软件ABAQUS对该构件的滞回性能进行了分析,得到了不同影响因素下骨架曲线形状的变化规律。研究表明,加入FRP管会降低原钢管混凝土构件的延性。当轴压比较大、长细比较小时,FRP管的脆性破坏会造成骨架曲线形状的突变。若对轴压比和长细比进行适当控制,则该构件仍能够满足延性的要求。最后对已有的实心或空心钢管混凝土压弯构件恢复力模型进行了修正,得到了适合本文构件的恢复力简化模型。     

空心圆钢管混凝土柱延性系数的研究

主要研究了空心圆钢管混凝土柱的抗震延性性能,用有限元软件ABAQUS对空心圆钢管混凝土柱在低周反复荷载的下受力性能进行了模拟,并绘出它的p-△的骨架曲线,根据骨架曲线,提出延性系数计算模型,并利用简化模型对空心圆钢管混凝土柱的延性系数进行了研究,分别得出了轴压比、长细比、空心率、钢材强度、混凝土强度、含钢率对延性系数的影响.根据研究结果,可以得到空心圆钢管混凝土柱的延性的变化规律,这些规律,为以后的空心钢管混凝土柱的抗震设计提供了参考和依据.     

钢管高强混凝土压弯构件抗震性能的试验研究

本通过对8根钢管高强混凝土压弯构件试件在恒定轴力和水平周期反复荷载作用下抗震性能的试验研究，阐述了混凝土强度、轴压比和含钢量对钢管高强混凝土压穹构件延性性能的影响．由试验结果分析了影响构件延性性能的主要原因及因素。并提出建议。     

高强钢管混凝土柱抗震试验分析

对高强钢管混凝土柱进行低周反复水平荷载作用的试验 ,得到了不同轴压比情况下的滞回曲线及骨架曲线 ,讨论了高强钢管混凝土柱压弯承载力计算公式的适用性。研究表明 ,高强钢管混凝土柱具有较高的承载力及良好的抗震性能。     

钢管混凝土柱抗震性能比较

对往复荷载作用下钢管混凝土柱进行有限元模拟,并与试验结果做比较。结果表明,计算值和试验值吻合较好。在此基础上,分别模拟计算同等条件下钢管混凝土柱和钢筋混凝土柱,分析对比钢管混凝土柱和钢筋混凝土柱的承载力、延性、耗能和刚度退化等力学性能。研究表明:同等条件下,钢管混凝土柱的最大承载力为钢筋混凝土柱的1.55倍,延性系数为1.53倍。钢管混凝土柱耗能指标均大于钢筋混凝土柱,表明钢管混凝土柱比钢筋混凝土柱具有更好的抗震性能。     

内置钢管高强混凝土柱抗震性能试验研究

文章结合工程实际 ,对10根内置钢管高强混凝土柱进行低周反复水平荷载试验,探讨高强混凝土柱破坏机理及提高高强混凝土柱延性的措施 ,并提出设计建议     

钢环约束钢管混凝土柱的抗震性能

提出一种适用于抗震设计的新型钢管混凝土体系 :约束钢管混凝土柱体系。在力学分析的基础上设计概念着眼于控制钢管的局部屈曲 ,使钢管混凝土在可能出现塑性铰的部位预先得到约束。在前期研究的基础上提出了钢环横向约束方法并通过试验研究得以验证。所建议的约束钢管混凝土柱体系克服了传统钢管混凝土的抗震缺陷 ,为抗震地区的结构设计提供了理想的选择     

钢管混凝土短柱轴压性能研究

文章针对钢管混凝土短柱的轴压性能开展了研究,首先建立了数值分析模拟,通过某实际钢管混凝土短柱的轴压试验验证了有限元模型的可靠性。然后分析了钢管厚度、钢材等级、混凝土强度、配筋率对钢管混凝土短柱轴压承载力和延性的影响,最后采用各国规范对钢管混凝土短柱的轴压承载力进行了评价。研究结果表明：钢管厚度、钢材等级、混凝土强度、配筋率均可以提高钢管混凝土短柱的轴压承载力,但钢管厚度和钢材等级的提升效果更为明显。钢管厚度和配筋率可以提升延性,钢材等级和混凝土强度导致延性变差。其中,配筋率对延性的改善最为有效。目前各国规范关于轴压承载力的计算方法均过于保守,美国规范更接近于试验值。     

钢管高强混凝土剪力墙压弯性能试验研究

为研究全截面配置钢管高强混凝土剪力墙的压弯性能,完成了8个钢管高强混凝土剪力墙试件在单调水平荷载作用下的压弯试验,研究各试件的破坏形态、刚度、承载力、变形能力和耗能能力。试验结果表明：剪力墙的破坏形态为弯曲破坏;与一般剪力墙相比,钢管高强混凝土剪力墙初始刚度大、承载力高,破坏时承载力和刚度退化较慢、延性好,可避免底部剪切滑移破坏,具有较好的抗震性能。利用ABAQUS有限元分析软件对钢管高强混凝土剪力墙进行非线性分析,对其受力机理作理论上的诠释。在试验和理论分析的基础上,提出了钢管高强混凝土剪力墙压弯承载力计算式,计算结果与试验结果吻合较好。     

圆锥形中空夹层钢管混凝土压弯构件抗震性能

选取合理的材料本构模型和混凝土损伤指标,通过ABAQUS软件建立圆锥形中空夹层钢管混凝土构件数值模型,并采用现有试验数据进行模型验证。在此基础上建立典型算例,分析典型算例的抗震性能指标,同时描述构件的破坏模态。对轴压比、空心率和长细比这3个对圆锥形中空夹层钢管混凝土抗震性能指标影响较为显著的参数进行分析,探究3个参数对滞回曲线极限承载力、延性系数和耗能能力的影响规律。比较圆锥形中空夹层钢管混凝土与不同截面尺寸的等截面圆中空夹层钢管混凝土抗震性能的差别,探究圆锥形中空夹层钢管混凝土与何种截面尺寸的圆中空夹层钢管混凝土可以实现抗震性能上的等效。结果表明:在一定范围内,轴压比和长细比的增大使得构件的耗能性能变差,空心率的增大使得构件的耗能性能变好,但需明确各参数的限值; 截面面积减小使得构件的承载力降低、耗能性能变差; 圆锥形中空夹层钢管混凝土的抗震性能与距其底部1/4高度处截面大小的圆中空夹层钢管混凝土等效。     

反复荷载作用下方钢管混凝土柱的抗震性能试验研究

本文介绍了１２根承受常轴力和反复水平荷载作用的方钢管混凝土柱试件的试验,研究了不同试验参数,如宽厚比（ Ｒｆ）、轴压比（ ｎ＝ Ｎ／ Ｎ０）和内填混凝土强度（ｆｃｕ）对试件抗震性能的影响。试验结果表明,方钢管混凝土柱具有良好的荷载－位移滞回性能和抗局部屈曲的能力以及比普通钢筋混凝土柱更好的耗能能力和更小的强度退化。通过编写的计算程序,对方钢管混凝土柱的荷载－变形全过程进行了分析,计算得到的弯矩－轴力－曲率关系和荷载－位移关系与试验结果吻合较好。     

矩形钢管混凝土双向压弯构件的理论与试验研究

对9根方形、矩形钢管混凝土在轴压、单向压弯及双向压弯受力状态下的力学性能进行了研究。构件的主要变化参数为加载角度和截面长宽比。试验结果表明:在受力过程中构件存在扭转,构件绕弱轴的跨中挠度和绕强轴的跨中挠度比值随着荷载的增加而增大,说明在受力过程中构件绕弱轴的刚度不断降低。编制了数值分析程序,采用纤维模型法分析矩形钢管混凝土在双向压弯受力状态下的力学性能,分析过程中考虑了截面变形轴扭转对构件力学性能的影响,理论分析结果和试验结果吻合良好。利用所编制的数值分析程序,分析了在不同加载角度和截面长宽比下变形轴扭转对构件力学性能的影响。分析结果表明:加载角度为45°时,扭转对构件承载力的降低幅度最大,达到20%以上;随着截面长宽比的增加,截面变形轴扭转会明显降低构件的承载力,截面长宽比越大,承载力的降低幅度也越大。     

高强冷弯矩形钢管混凝土柱抗震性能非线性有限元分析

基于试验结果,采用OpenSEES有限元软件模拟高强冷弯矩形钢管混凝土柱在低周往复荷载作用下抗震的受力全过程。分析试验构件的滞回性能,并基于纤维模型理论数值计算方法对高强矩形冷弯钢管混凝土的骨架曲线进行理论计算。探讨了截面长宽比、钢管的宽厚比、轴压比对高强冷弯矩形钢管混凝土柱的力学性能的影响。结果表明:采用Open SEES计算得到的滞回曲线、骨架曲线与试验实际滞回曲线、骨架曲线吻合较好;在一定范围内,高强冷弯矩形钢管混凝土柱的截面长宽比越小,其水平承载力和刚度越大;钢管宽厚比减小可有效提高高强冷弯矩形钢管混凝土柱的水平承载力和刚度;轴压比越小,高强冷弯矩形钢管混凝土柱水平承载力越高且延性越好。     

带约束拉杆方钢管混凝土短柱轴压性能试验研究

进行了10个带约束拉杆和5个不设约束拉杆方形钢管混凝土短柱轴心受压构件的试验研究。主要研究参数为约束拉杆直径和间距、钢管厚度、钢材强度等。试验研究表明,在轴心压力作用下,方形钢管混凝土短柱在设置了约束拉杆后,能有效改善横截面周边中部钢管对核心混凝土的约束作用,延迟或避免钢管在应力达到屈服强度前发生失稳性的局部屈曲而导致构件的过早破坏,从而使方形钢管混凝土轴压短柱的承载力和延性均有较大幅度的提高。同时,应用现有规范及规程有关方形钢管混凝土承载力计算公式,对带约束拉杆方形钢管混凝土轴压试件承载力进行计算,计算结果与试验结果相比较为保守。     

圆端形截面钢管混凝土柱抗震性能研究

圆端形截面钢管混凝土柱已被应用于抗震设防区的结构中。为了研究轴压比及高宽比对该类组合柱抗震性能的影响规律,进行了12根圆端形截面钢管混凝土柱的滞回试验。试验结果表明：和矩形钢管混凝土柱相比,圆端形截面钢管混凝土柱的破坏程度更轻,滞回曲线更饱满,变形能力、延性和耗能能力更高;柱承载力、刚度、耗能能力随着高宽比的增大而提高,但延性随之降低;高宽比对刚度退化速率和阻尼比的影响较小。建立了圆端形截面钢管混凝土柱的有限元模型,对比得到有限元模拟骨架曲线和实测结果吻合较好。采用经验证的有限元模型开展了圆端形截面钢管混凝土柱的参数分析,主要影响参数包括材料强度、含钢率、轴压比、长细比和高宽比。参数分析结果表明：圆端形截面钢管混凝土柱的承载力和刚度随着高宽比的增大而增大,但延性随之降低;当钢材屈服强度由235 MPa增大到700 MPa时,承载力提高了89.1%;当含钢率由0.05增大到0.2时,承载力提高了146%;当长细比由20增大到100时,承载力降低了88.3%;当轴压比由0.01增大到0.8时,承载力降低了61.2%;当高宽比由1提高到3时,承载力提高了215.3%。基于圆钢管混凝土恢复力模...     

预应力钢管混凝土圆柱抗震性能的改进

提出一种新的方法,旨在提高公路桥墩的圆形钢柱的抗震性能,并且辅以试验证明。该方法中,在桥墩中间放置一个特殊的受压构件以承担上部结构传来的轴向荷载。结果,在钢板非弹性屈曲变形中轴向荷载的影响可以被很好地控制。这个特殊的抗压构件由一个预应力钢管混凝土（PC-CFT）组成。     

带肋薄壁方钢管混凝土柱抗震性能研究

对7根设肋薄壁方钢管混凝土柱进行了拟静力试验,研究了加劲肋设置数量、轴压比和长细比对试件的承载能力、延性和耗能能力的影响.同时使用ABAQUS软件对带肋薄壁方钢管混凝土柱进行了受力全过程分析,模拟结果与试验结论基本一致.研究结果表明:在达到承载力前,无肋试件已经发生鼓曲,鼓曲在达到承载力后迅速增大从而导致焊缝开裂,钢管对混凝土的作用未充分发挥时试件就已破坏.带肋试件由于加劲肋对外部钢管的拉结作用,延缓了试件局部鼓曲的发生,试件材料性能得以充分利用,因此带肋试件的承载力、延性性能和耗能性能均优于无肋试件,且随着加劲肋设置数量的增多,试件的受力性能也得到明显改善.     

钢管高性能混凝土柱抗震性能试验研究

对 4个钢管高性能混凝土柱和 2个钢筋高性能混凝土柱进行了抗震试验。试验发现 ,钢管径厚比和支座约束等是钢管高性能混凝土柱抗震性能的主要影响因素 ,特别是对钢管高性能混凝土柱的滞回特性、位移延性和极限相对位移的影响明显 ;钢管内埋并配置一定数量的抗剪钢筋是一种有效的支座嵌固 ;在柱截面尺寸及用钢量相同的条件下 ,钢管高性能混凝土柱的抗震性能比钢筋高性能混凝土柱好得多     

带肋薄壁方钢管混凝土柱抗震性能研究

对7根设肋薄壁方钢管混凝土柱进行了拟静力试验,研究了加劲肋设置数量、轴压比和长细比对试件的承载能力、延性和耗能能力的影响.同时使用ABAQUS软件对带肋薄壁方钢管混凝土柱进行了受力全过程分析,模拟结果与试验结论基本一致.研究结果表明:在达到承载力前,无肋试件已经发生鼓曲,鼓曲在达到承载力后迅速增大从而导致焊缝开裂,钢管对混凝土的作用未充分发挥时试件就已破坏.带肋试件由于加劲肋对外部钢管的拉结作用,延缓了试件局部鼓曲的发生,试件材料性能得以充分利用,因此带肋试件的承载力、延性性能和耗能性能均优于无肋试件,且随着加劲肋设置数量的增多,试件的受力性能也得到明显改善.