内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压短柱试验

目的研究内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压短柱的受力性能.方法对12根内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压短柱进行静力加载试验,通过绘制轴压短柱的荷载-应变曲线,对比了不同CFRP配置率的情况下,承载力的提高程度,并对这种新型组合结构进行了经济性能分析.结果内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压短柱的受力全过程分为5个阶段;试件承载力随CFRP与钢管配置率增加而增大;在相同承载力情况下,比方套圆中空夹层钢管混凝土柱的经济性能更为优越.另外,由于内置CFRP圆管有效地约束了核心混凝土,改善了方钢管的角部应力集中现象,3种材料能够较好地协同工作.结论这种新型组合结构充分发挥了3种材料的优点,可有效提高柱子承载力,为促进其在工程中的应用提供一定的理论依据.     

圆中空夹层钢管混凝土轴压短柱承载力研究

为了计算圆中空夹层钢管混凝土短柱的轴压承载力,采用双剪统一强度理论,分析核心混凝土在轴向压力作用下对内外钢管产生的侧向压应力及内外钢管在水平向的承载应力,通过对双剪统一强度理论公式的推导,计算内外钢管的竖向极限承载应力,并结合核心混凝土的承载力,推导出圆中空夹层钢管混凝土短柱轴压承载力的简化计算公式.采用数值方法对公式进行求解,得出承载力计算值,计算结果与国内文献试验结果吻合良好.     

矩形钢管高强混凝土双向压弯构件截面强度

针对实际工程中方形和矩形钢管高强混凝土双向压弯构件受力时的两种典型加载路径,编制了非线性数值计算程序,对双向压弯构件截面进行了分析,材料本构关系以方形、矩形钢管高强混凝土轴压短柱试验为基础,并考虑了材料加卸载作用的影响.利用所编制的程序,分析了两种典型加载路径下双向压弯构件截面的荷载-变形关系全过程曲线,同时分析了残余应力对截面的荷载-变形关系全过程曲线的影响,讨论了截面长宽比、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截面强度承载力的影响.最后给出了方形和矩形钢管高强混凝土双向压弯构件截面的三维强度承载力相关关系及其简化计算公式,并将简化计算公式计算结果与程序计算结果行了比较,两者吻合较好.     

钢管钢骨混凝土轴压短柱受力全过程分析

目的 分析轴心受压下组合柱的全过程曲线,探讨钢管钢骨混凝土轴压短柱的静力性能.方法 修正核心混凝土本构关系模型,采用合成法编制钢管钢骨混凝土轴压短柱的非线性分析程序,利用由此得到的全过程曲线分析配骨指标和套箍指标对轴压短柱力学性能的影响.结果 根据非线性程序得到的计算结果与试验结果吻合较好,由全过程曲线可知,当套箍指标θ1.0时,钢管对混凝土的3向约束作用明显增强,轴心抗压强度明显提高;当配骨指标P0.8时,曲线的后期承载力缓慢上升.结论 增加钢管的套箍指标可提高核心混凝土的抗压强度,进而提高承载力;增加钢骨的配骨指标可改善组合柱的后期延性.     

方钢管再生混凝土短柱轴压承载力有限元分析

利用有限元软件ABAQUS对方钢管再生混凝土短柱轴压承载力进行非线性分析,建立了适用于有限元分析的钢管和再生混凝土本构关系模型;利用极限平衡法推导方钢管再生混凝土短柱轴压承载力计算公式函数类型;利用计算结果拟合出方钢管再生混凝土短柱轴压承载力的计算公式。研究结果表明：所提出的材料本构关系模型可以较好地满足对方钢管再生混凝土短柱轴压承载力进行模拟分析的要求,通过模拟获得的计算结果与相关试验结果差异较小,所建立的方钢管再生混凝土短柱轴压承载力计算公式能够较准确地计算构件极限承载力。     

CFRP约束圆中空夹层钢管混凝土短柱轴心受压性能试验研究

对圆中空夹层钢管混凝土（CFDST）短柱和CFRP约束CFDST(CFRP-CFDST)短柱进行了轴压试验,研究混凝土强度和CFRP粘贴层数对CFRP约束CFDST短柱轴压性能的影响,得到了CFDST短柱和CFRP约束CFDST短柱的典型破坏模式、荷载—位移曲线及荷载—应变曲线。试验结果表明：与CFDST试件相比,CFRP约束CFDST试件的极限承载能力显著提高,且贴布层数越多,钢管混凝土短柱的极限承载力越高。给出了避免内钢管先于外钢管屈曲破坏的内钢管最小壁厚计算式,并提出了CFRP约束CFDST短柱的轴压极限承载力计算式,该计算式计算结果与试验结果吻合较好。     

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.     

方钢管中空夹层混凝土柱抗压试验分析

通过4根CFDST方钢管中空夹层混凝土柱的轴向承载力试验研究,探讨了CFDST方钢管中空夹层混凝土柱的抗压受力性能以及方钢管中空夹层混凝土柱承载力和抗弯刚度的提高效果,分析了CFDST方钢管中空夹层混凝土柱的破坏特点及其主要的破坏形式。研究结果表明:在本次试验的参数范围内, CFDST方钢管中空夹层混凝土柱的承载力及抗弯刚度得到了的有效提高;对CFDST方钢管中空夹层混凝土柱的破坏有了初步的了解。确定了CFDST方钢管中空夹层混凝土柱承载力的计算方法,与试验结果吻合良好。     

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.     

钢骨-钢管混凝土柱恢复力模型

目的建立能够反映结构或构件动力特性重要参数的恢复力模型,研究钢骨-钢管混凝土柱的抗震性能.方法通过设置不同的试验参数,对5个钢骨-钢管混凝土柱进行了低周反复荷载作用下受力性能的试验研究,并分析了试件的破坏形态.考虑了含骨率和轴压比对构件延性、耗能和强度、刚度退化等的影响,建立了折线型钢骨-钢管混凝土柱的恢复力模型.结果得到不同轴压比和不同含骨率下的荷载-位移滞回曲线,含骨率和轴压比对钢骨-钢管混凝土柱有着明显的影响,随着含钢率的增加,构件的变形能力得到了提高,而轴压比越大,构件的变形能力越差.结论钢骨-钢管混凝土柱多折线恢复力模型的建立为钢骨-钢管混凝土柱的弹塑性时程分析提供了参考.     

Experimental investigation of axially loaded steel fiber reinforced high strength concrete-filled steel tube columns

An experimental study on the compressive behavior of steel fiber reinforced concrete-filled steel tube columns is presented. Specimens were tested to investigate the effects of the concrete strength, the thickness of steel tube and the steel fiber volume fraction on the ultimate strength and the ductility. The experimental results indicate that the addition of steel fibers in concrete can significantly improve the ductility and the energy dissipation capacity of the concrete-filled steel tube columns and delay the local buckling of the steel tube, but has no obvious effect on the failure mode. It has also been found that the addition of steel fibers is a more effective method than using thicker steel tube in enhancing the ductility, and more advantageous in the case of higher strength concrete. An analytical model to estimate the load capacity is proposed for steel tube columns filled with both plain concrete and steel fiber reinforced concrete. The predicted results are in good agreement with the experimental ones obtained in this work and literatures.     

双层圆钢管混凝土长柱压扭滞回性能试验

为研究双层圆钢管混凝土长柱在压、扭荷载作用下的力学性能,利用研制的Stewart六自由度加载平台,进行了两个普通圆钢管混凝土长柱和两个双层圆钢管混凝土长柱试件在纯扭、压扭作用下的低周往复试验。对比分析了各试件的承载力、扭转变形、耗能、滞回性能,进行了有限元参数分析。研究表明：普通圆钢管混凝土长柱和双层圆钢管混凝土长柱均具有较好的抗扭能力;与普通圆钢管混凝土长柱相比,双层圆钢管混凝土长柱的初始刚度和承载力略有提升,滞回曲线更饱满,耗能能力和延性大幅提升;参数分析表明含钢率一定时,内层钢管径厚比越大,对抗扭越有利;一定范围内的轴向荷载,可提高钢管混凝土柱的抗扭能力。     

受荷方式对钢管混凝土轴压短柱力学性能影响

采用有限元分析软件DIANA对钢管混凝土轴压短柱进行理论分析,并用试验数据验证了有限元模型、材料参数和分析结果的正确性．在此基础上,分析了三种典型受荷方式和黏结强度对钢管混凝土轴压短柱力学性能的影响．三种受荷方式为：1)荷载作用在整个截面上;2)荷载作用在钢管截面上;3)荷载作用在混凝土截面上．有限元分析结果和试验结果及他人试验结果吻合较好．研究结果表明,受荷方式对钢管混凝土轴压短柱的力学性能影响较大;当荷载作用在整个截面上时,黏结强度对轴压短柱的力学性能没有影响;当荷载仅作用在混凝土截面上时。黏结强度对轴压短柱的力学性能影响较大．     

四面受热时型钢混凝土柱的简化计算方法研究

高温作用下型钢混凝土柱的力学性能的有限元分析是进行其抗火性能设计研究的重要途径。基于型钢和混凝土材料在高温下的力学性能曲线,简化得到其计算模型,通过ABAQUS软件分析,研究了高温下型钢混凝土柱在不同时刻的温度场分布,根据分析得到的结果确定了柱截面等温曲线的位置,结合常温下型钢混凝土柱的计算公式对高温下的计算公式进行了研究,简化得到了高温下型钢混凝土柱极限承载力的计算公式,根据已有的试验资料对所推导型钢混凝土柱简化计算方法的正确性进行了分析,结果表明:利用文中简化的计算公式计算所得的型钢混凝土柱的弯矩值为865 kN,轴力值为132 kN·m,与其试验值具有一定的吻合度。     

钢骨-钢管高强混凝土轴压短柱力学性能和承载力研究

提出了一种重载柱设计的新模式,即钢骨钢管混凝土组合柱.该组合柱是将钢骨插入钢管中,然后内填混凝土形成.通过组合柱的轴心受压试验,研究了钢骨钢管高强混凝土组合轴压短柱的工作机理和特性,讨论了影响这种组合轴压短柱性能的主要因素,并对这种构件进行数值分析;结果表明,这种新型组合柱具有较高的承载力和良好的延性.根据试验结果,给出了适用于这种组合轴压短柱的承载力计算公式,其公式计算结果与试验结果、数值计算结果吻合较好.     

圆钢管再生混凝土短柱计算方法

为了对圆钢管再生混凝土短柱的计算公式进行研究,建立了圆钢管再生混凝土轴压短柱有限元模型,并验证了模型的正确性.使用四种规范对13根圆钢管再生混凝土短柱有限元模型进行了计算分析,结果表明:规范ACI(2005)、规范ASIC(2005)和规范AIJ(1997)对于圆钢管再生混凝土轴压短柱的计算结果偏安全,但精确度较低;规范(GB 50936-2014)的计算结果不仅偏安全,而且计算精确度较高,但此规范未考虑骨料取代率的影响.对规范(GB 50936-2014)中的公式进行了修正,提出了修正系数θ,并验证了修正系数的正确性.     

不锈钢筋混凝土柱小偏心受压性能

为了解决氯盐环境下混凝土结构中钢筋的锈蚀问题,采用新型的不锈钢代替传统碳素钢筋,开展不锈钢筋小偏压柱试验研究,探讨不锈钢筋混凝土柱小偏心受压的破坏过程以及各阶段的变形与裂缝发展规律,分析不锈钢筋的本构模型,开展小偏心受压构件极限承载能力的理论计算.结果表明：不锈钢筋混凝土小偏压柱跨中截面应变分布符合平截面假定,受力过程可以分为弹性、开裂、破坏3个阶段;不锈钢筋混凝土柱小偏心受压破坏模式与碳素钢筋小偏压柱相同,但变形较大,与碳素钢筋偏压柱相比具有更好的延性;不锈钢筋本构模型采用双斜线模型时与试验结果符合较好,且具有一定的安全储备,建议受压设计时予以采用;提升混凝土强度能够提高柱子受压极限承载能力,针对本文的不锈钢筋C70左右的混凝土提升效果较好.