CFRP-钢管混凝土核心轴压短柱的承载力研究

在统一强度理论和基本假定的基础上,考虑CFRP-钢复合管对核心区混凝土的侧向约束和外围钢筋混凝土套筒对极限承载力的贡献,推导CFRP-钢管混凝土核心轴压短柱的极限承载力公式。通过与文献中试验结果进行比较,验证理论公式的正确性,并进一步分析总套箍指标、钢管的套箍指标和CFRP筒的套箍指标对承载力的影响,为CFRP-钢管混凝土核心轴压短柱的极限承载力分析提供了一定的理论依据。     

CFRP-钢管混凝土轴压短柱的力学性能

采用双剪统一强度理论,对CFRP-钢管混凝土轴压短柱进行研究,分析了核心混凝土内摩擦角、中间主应力、钢管厚径比和CFRP粘贴层数对极限承载力的影响,提出了CFRP-钢管混凝土轴压短柱的极限承载力公式。并将理论计算结果与文献资料的试验结果作比较,验证了理论公式的正确性。进一步简化了理论公式,在没有外CFRP筒,且k=4,b=0时,理论公式退化为圆截面钢管混凝土轴压短柱承载力极限平衡法的表达式。该结果为CFRP-钢管混凝土轴压短柱的极限承载力分析提供了一定的理论依据,供工程设计参考。     

CFRP-钢管混凝土轴压短柱承载力分析与预测

根据8个CFRP层数不同、钢管壁厚不同、钢材抗压强度不同的试件，进行受压试验，得出各个试件的屈服承载力和极限承载力。利用神经网络的基本原理，确定CFRP层数、钢管壁厚和钢材抗压强度为输入单元，屈服和极限承载力为输出单元，通过训练网络，对CFRP-钢管混凝土轴压短柱的承载力进行了预测。结果表明，在试验试件很少的情况下，完全可以通过神经网络的预测来分析构件的承载力，为CFRP-钢管混凝土轴压短柱结构的研究提供了一种新的方法。     

CFRP-钢管混凝土轴压短柱承载力分析与预测

根据8个CFRP层数不同、钢管壁厚不同、钢材抗压强度不同的试件,进行受压试验,得出各个试件的屈服承载力和极限承载力。利用神经网络的基本原理,确定CFRP层数、钢管壁厚和钢材抗压强度为输入单元,屈服和极限承载力为输出单元,通过训练网络,对CFRP-钢管混凝土轴压短柱的承载力进行了预测。结果表明,在试验试件很少的情况下,完全可以通过神经网络的预测来分析构件的承载力,为CFRP-钢管混凝土轴压短柱结构的研究提供了一种新的方法。     

管壁宽厚比对矩形钢管混凝土柱轴压承载力影响分析

通过揭示钢管管壁宽厚比对矩形钢管混凝土柱承载力的影响,找出管壁宽厚比与轴压承载力提高系数β之间的关系,以期对轴压承载力提高系数β的约束作用进行评价;采用三维非线性有限元分析软件对3组选定的矩形钢管混凝土轴心受压短柱进行模拟分析得出：管壁宽厚比对矩形钢管混凝土短柱轴压承载力提高系数β的影响总体上随宽厚比的增大而减小,在10-40和85-120两个区段内轴压承载力提高系数β均趋于稳定,在40-80之间呈线性递减。     

CFRP-方钢管混凝土轴压短柱承载力分析

采用统一强度理论对CFRP-方钢管混凝土轴压短柱进行受力分析,并引入等效应力系数、混凝土强度折减系数和等效约束折减系数,将CFRP-方钢管混凝土转化为CFRP-圆钢管混凝土,进而建立了CFRP-方钢管混凝土轴压短柱的极限承载力计算公式。将所得理论公式的计算结果与文献资料数据进行对比,验证了该公式的正确性,并进行了影响因素分析。结果表明:随材料拉压比、统一强度理论参数和CFRP厚度的增加,CFRP-方钢管混凝土轴压短柱的极限承载力不断增大,但CFRP的约束效率却随其厚度的增加在减小;所得结论可为CFRP-方钢管混凝土轴压短柱的设计、施工及推广提供一定的理论依据。     

CFRP约束钢管混凝土轴压短柱极限承载力分析

对CFRP约束钢管混凝土轴压短柱的受力性能进行了理论分析,提出了承载力计算的基本假定,采用极限平衡法,得到了CFRP断裂时的极限承载力计算公式,并对计算结果与实验结果进行了比较,证明了所得到公式的有效性.     

长细比对钢管轻集料混凝土轴压柱受力性能的影响

基于钢管轻集料混凝土轴压柱的试验结果,分析长细比对钢管轻集料混凝土破坏形态、极限承载力的影响,并将界限长细比及稳定系数的经验公式计算结果与试验实测结果进行对比。分析结果表明:界限长细比作为钢管轻集料混凝土柱弹塑性和弹性破坏的分界点,可以应用Euler公式计算,其计算结果与试验相吻合,同时低于钢管普通混凝土经验公式计算结果;相同截面参数条件下,长细比越大,钢管轻集料混凝土的极限承载力和稳定系数越低;钢管轻集料混凝土实测稳定系数高于钢管普通混凝土经验公式计算结果。     

方钢管混凝土轴压短柱承载力影响因素分析

在确定钢材的本构关系和核心混凝土的本构关系的基础上,采用大型通用有限元分析程序ABAQUS建立了轴压荷载下方钢管混凝土柱的三维非线性有限元分析模型,分析了构件的荷载-变形关系;通过算例分析了钢材强度、混凝土强度、宽厚比和套箍系数对方钢管混凝土轴压短柱荷载-变形关系曲线的影响。分析结果表明：混凝土强度等级对构件的荷载-变形曲线的形状影响不大,但随着混凝土强度的提高,构件的承载力有所提高;随着钢材强度的提高,构件承载力也提高。但承载力提高的百分率随着钢材强度的提高而降低。随着宽厚比的减小,构件的承载力提高;套箍系数对构件的承载力有着较大的影响,改变套箍系数会影响构件的荷载-变形关系曲线的形状。     

圆CFRP-钢管混凝土轴压构件静力性能研究

为了初步了解圆CFRP-钢管混凝土轴压构件的静力性能,进行32个试件的试验研究.试验结果表明,长径比较小的试件属于强度破坏,长径比较大的试件则属于稳定破坏;试件的载荷-中截面挠度曲线可以分为以下三个阶段:弹性段、弹塑性段和软化段.对试验结果的分析表明,在极限荷载之前,钢管纵向应变沿截面高度的分布基本符合平截面假定;钢管和CFRP管在纵向和环向都可以协同工作;环向应变分布不均匀,同一点的纵向应变和环向应变异号,纵向受拉的钢管对混凝土没有环向约束作用;构件的挠曲线近似为正弦半波曲线.最后,应用纤维模型法模拟了圆CFRP-钢管混凝土轴压构件的荷载-中截面挠度曲线,计算结果与试验结果吻合良好,且偏于安全.     

圆CFRP-钢管混凝土的剪切性能试验研究

研发了结构用杆件在剪切力作用下的试验装置和方法。以混凝土强度和横向CFRP层数为主要参数,分别进行了9个圆CFRP-钢管混凝土试件和3个圆钢管混凝土试件的剪切静力试验研究。试验结果表明,试件的剪力-剪切位移曲线可以划分为弹性阶段、增强阶段和软化阶段。提高混凝土强度和增加横向CFRP层数都可以提高试件的抗剪承载力。钢管和CFRP可以协同工作,纵向应变和横向应变均为拉应变,而45?方向应变为压应变。应用有限元软件ABAQUS模拟了试件的剪力-剪切位移曲线,模拟结果与试验结果吻合良好。     

圆钢管混凝土短柱与中长柱界限长细比试验研究

以长细比(12、16、18、20、24)和径厚比(31.28、54.75)为试验参数,进行了20根钢管混凝土轴压短柱和中长柱的试验研究。分析了试件在轴心压力下的荷载-位移曲线、宏观变形特征以及破坏模式。试验结果表明:长细比对圆钢管混凝土轴压试件破坏形态影响显著;相同长细比情况下,约束效应系数越大,构件的承载力提高明显且延性越好;根据本试验的宏观现象分析短柱和中长柱的界限长细比区间为16~20。     

自应力钢管轻骨料混凝土柱的极限承载力分析

运用双剪统一强度理论,考虑钢管中间主应力即径向压力对环向拉力和纵向压力的影响,建立了钢管的承载力公式.根据文献中自应力钢管轻骨料混凝土中核心混凝土破坏时的强度准则建立其承载力公式,进而叠加建立了钢管轻骨料混凝土柱的承载力公式.结果表明:b值增大,计算得出的承载力值也随之增大,并和文献中的试验数据进行了比较,吻合良好.说明统一强度理论对自应力钢管轻骨料混凝土柱极限承载力具有很好的适应性.     

钢管混凝土柱临界长细比的比较分析

根据目前有代表性的三种钢管混凝土结构设计规范，计算分析了三种规范中关于短柱破坏与长柱破坏之间临界．长细比的大小，并做了进一步的比较分析，给出了一些对工程有意义的结论。     

钢管混凝土格构柱偏心受压面内极限承载力分析

应用钢管混凝土结构设计规程,对钢管混凝土格构柱偏心受压试件进行面内整体承载力计算。计算结果与试验值相差较大。规程在计算换算长细比时采用加法来考虑剪切变形的影响,对于长细比较小的构件,将过度考虑剪切变形对承载力的不利影响,且出现承载力几乎不随构件长细比的变化而变化的不合理现象。在借鉴国外钢格构柱计算方法的基础上,提出采用放大系数法来计算钢管混凝土格构柱的换算长细比,所得极限承载力与试验值吻合良好。     

钢管混凝土柱极限承载力的统一算法研究

介绍国内外各设计规程关于钢管混凝土柱极限承载力的计算方法并进行比较分析。钢管混凝土单肢柱、哑铃形柱、格构柱的受力性能具有共性,即长细比和偏心率对柱面内整体极限承载力的影响基本上是独立的。基于上述规律,在分析评价国内外各规程计算方法的基础上,对钢管混凝土柱极限承载力的统一算法开展研究。分别进行钢管混凝土单肢柱、哑铃形柱、格构柱的算例分析,研究结果表明,计算值与试验值吻合良好。最后提出适合工程应用的钢管混凝土柱极限承载力的统一算法,为钢管混凝土计算理论的进一步完善和规程修订提供参考。     

四肢钢管混凝土格构柱极限承载力试验研究

进行共计22根四肢钢管混凝土格构柱的极限承载力试验,试验参数为长细比和偏心率。介绍试验过程和试件的破坏形态,对试件的荷载-挠度曲线、极限承载力及组成构件的受力等进行了分析。试验结果表明,格构柱的柱肢以受压为主,缀管受力较小且处于弹性阶段。近载侧柱肢在试件进入非线性后紧箍效应开始发生作用且不断增大。格构柱破坏时有较明显的面内弯曲,属整体破坏。随着长细比和偏心率的增大,构件整体侧向挠度增大、极限承载力降低。长细比和偏心率对极限承载力的影响基本上是独立的,格构柱总体承载力的折减系数可采用分离的偏心率折减系数和长细比折减系数相乘来计算。研究结果表明,偏心率折减系数可采用与单圆管钢管混凝土偏压柱相似的公式计算;长细比折减系数计算中,换算长细比可应采用简化的放大系数法。     

钢管自应力自密实高强混凝土中长柱受压性能试验研究

为提高钢管内混凝土的密实度,减小混凝土的收缩,以保证钢管与混凝土更好地工作,满足实际工程需要,文中提出采用钢管自应力自密实高强混凝土柱,考虑初始自应力、长细比和混凝土强度等因素的影响,设计制作16个钢管自应力自密实高强混凝土中长柱试件,通过轴心受压试验,考察试件的破坏形态,实测试件的荷载-纵向变形曲线、荷载-挠度曲线和极限承载力,分析了各参数对试件轴心受压力学性能的影响。研究表明：大部分中长柱的破坏形态均为弯曲失稳破坏;初始自应力提高5MPa,钢管自应力自密实高强混凝土中长柱极限承载力提高19%,并改善了延性;长细比由5增大至12,试件的极限承载力降低16.9%;混凝土强度提高36.3%,钢管自应力自密实高强混凝土中长柱极限承载力提高16.3%。基于试验结果,参考国内相关规范,建立钢管自应力自密实高强混凝土中长柱轴心受压稳定承载力计算公式,可供工程设计参考。     

钢管自密实混凝土短柱的有限元分析

钢管自密实混凝土在工程结构中得到了广泛的应用.通过理论分析,建立了轴心受压钢管自密实混凝土短柱的承载力计算公式.并借助有限元分析软件ANSYS,考虑了钢管与混凝土两种材料本构关系的非线性,对轴心受压钢管自密实混凝土短柱进行了大量的非线性有限元分析,建立了钢管自密实混凝土短柱在轴心压力作用下的非线性有限元计算模型.通过数值模拟,对提出的轴心受压钢管自密实混凝土短柱的承载力计算公式得出的结果进行了验证,发现计算结果与有限元分析结果吻合良好.     

钢管混凝土偏压格构柱长细比影响试验研究

进行了钢管混凝土格构柱偏心受压试验,试验参数为长细比。介绍了试验的情况和过程,对柱肢钢管纵向应变、环向应变、缀管的纵向应变等进行了分析。研究结果表明,随长细比的增加,钢管混凝土格构柱的极限承载力逐渐降低。柱肢以受轴压为主,属于小偏压构件。近载侧的柱肢在试件进入非线性后紧箍效应开始发生作用。缀管的受力较小且都处在弹性阶段。受缀管的影响,节点处柱肢钢管环向应变很大,它是引起柱肢钢管撕裂从而导致试件破坏的主要原因。