钢与再生混凝土组合结构及构件的研究进展

为了实现我国可持续发展的战略目标,针对目前在城镇化以及旧建筑物拆除重建过程中产生的大量建筑垃圾,以及地震灾后重建,对钢与再生混凝土组合结构及构件开展研究很有意义。通过对最新再生混凝土组合构件及结构的国内外研究现状和进展进行了评述,总结了钢管再生混凝土柱的受力性能、再生混凝土组合构件及结构的力学性能、钢管再生混凝土组合构件及结构的抗震性能等方面的最新研究成果,并对研究与实际应用中需要解决的问题进行了探讨。     

方钢管再生混凝土构件与梁柱节点基本受力性能的研究进展

从材料与构件试验、仿真分析和理论研究三个方面,总结归纳了方钢管再生混凝土构件及梁柱节点受力性能的研究进展。分析归纳了方钢管再生混凝土轴压短柱受力性能、方钢管再生混凝土受压长柱受力性能、方钢管再生混凝土柱的抗震性能和滞回性能、方钢管再生混凝土梁柱节点的基本受力性能和抗震性能、方钢管再生混凝土梁的抗弯性能和抗剪性能;分析探讨了再生混凝土强度等级、再生粗骨料取代率对方钢管再生混凝土界面黏结滑移性能的影响。最后提出了方钢管再生混凝土构件及梁柱节点受力性能亟需研究的若干重要方面,包括:研究方钢管再生混凝土柱的抗冲击性能和抗火性能、方钢管再生混凝土柱-钢梁节点的滞回性能等。     

空心普通和再生钢管混凝土柱抗震性能研究Ⅱ:理论研究

基于前文对空心普通和再生钢管混凝土柱抗震性能的试验和有限元分析,对空心普通和再生钢管混凝土压弯构件的抗震性能进行了理论研究。首先,运用瑞利-利兹法和极限平衡理论等方法对压弯构件在单调荷载作用下的荷载-位移曲线进行了全过程分析。结合有限元参数分析结果,提出了空心普通和再生钢管混凝土压弯构件骨架曲线理论模型和位移延性系数简化计算公式,可为空心钢管混凝土结构工程实践和相关规程的修订提供理论参考。     

钢管再生混凝土柱的力学性能研究现状分析

为了研究钢管再生混凝土柱的力学性能,在已有的研究成果基础上,综合归纳分析了钢材等级,混凝土等级,再生骨料代换率,长细比,含钢率,柱横截面面积和套箍系数等参数对钢管再生混凝土柱破坏模态,静力性能,抗震性能,长期荷载作用下力学性能及耐火性能的影响,并通过试验与有限元的方法将其与普通钢管混凝土柱进行了对比。结果表明:钢管再生混凝土柱力学性能良好,可以媲美普通钢管混凝土柱,在经过合理结构构件设计之后,完全可以替代普通钢管混凝土柱而应用于实际工程中。     

钢管混凝土构件侧向冲击动力响应的实验研究

通过落锤冲击实验，对固简支钢管混凝土柱在侧向冲击荷载作用下的动力响应问题进行了研究，分析了钢管壁厚、落锤冲击高度对最大冲击力、冲击力作用时间及构件挠度值等因素的影响，为钢管混凝土构件耐撞性能的研究提供了依据。     

钢管混凝土与钢管再生骨料混凝土抗冲击性能研究综述

介绍了钢管混凝土（CFST）和钢管再生骨料混凝土（RACFST）抗冲击性能的研究概况,总结了钢管混凝土在应变率、高温、约束系数、材料强度、冲击能量和外包约束等不同因素影响下冲击性能的相关研究成果,列举出目前对于钢管再生混凝土研究的不足之处。根据钢管混凝土抗冲击性能以及再生骨料混凝土相关特性,推测了钢管再生骨料混凝土的抗冲击性能。结果表明:钢管再生骨料混凝土具有良好抗冲击性能,相关结论为钢管再生骨料混凝土抗冲击性能的进一步研究提供了参考。     

钢管再生混凝土柱力学性能研究进展

再生混凝土的应用研究对保护环境和节约资源具有重大意义,本文围绕国内外钢管再生混凝土结构的研究现状以及最新进展,从钢管再生混凝土结构的静力性能和动力性能的研究等方面进行了综述。研究表明,再生混凝土在钢管混凝土结构中应用是可行的,钢管再生混凝土柱的力学性能与普通钢管混凝土柱类似,再生骨料对钢管再生混凝土柱的力学性能影响不大。最后结合钢管再生混凝土柱性能研究的现状提出了钢管再生混凝土柱需要进一步研究的问题。     

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。     

钢管再生混凝土结构受压与抗震性能研究进展

再生混凝土作为一种绿色混凝土,与其他材料结合而形成的组合结构成为研究的热点。钢管再生混凝土结构就是其中之一。分别在构件和结构两大研究层面上综述了国内外关于钢管再生混凝土的研究进展,分析了短柱、长柱和框架的受压与抗震受力特性,指出了钢管再生混凝土在构件、结构两大研究层面上的不足,并展望了未来的研究趋势及方向。已有成熟的研究结果表明:总体上,基于钢管再生混凝土柱的静力受压强度和抗震性能指标,再生混凝土可以应用于钢管混凝土承重结构之中,从而有望高效地解决建筑垃圾污染和天然粗骨料短缺的问题。     

钢管混凝土结构构件在轴向冲击下的变形研究

通过对不同含钢率的钢管混凝土短柱进行冲击试验,研究其在冲击荷载作用下试件轴向、径向变形与冲击能量的关系,从而更好的了解了钢管混凝土的结构性能,保证工程构件的安全。     

钢管混凝土抗冲击性能研究现状及计算建议

介绍了钢管混凝土冲击性能的研究现状,分别对钢管混凝土构件的轴向冲击和侧向冲击两个方面的研究成果进行了概括、分析、比较。指出了目前有关钢管混凝土抗冲击研究所存在的不足,总结了应变率、冲击速度、冲击质量、冲击能量、端部约束、材料强度、钢管套箍系数、轴压比等因素对钢管混凝土抗冲击性能的影响,并在对各试验数据进行分析的基础上,为能够更方便地进行抗冲击性能设计,结合现行《钢管混凝土结构设计规范》提出了钢管混凝土构件抗轴向冲击和抗侧向冲击的计算建议。所得研究结果可丰富钢管混凝土抗冲击性能的研究思路,也为进一步深化研究提供科学参考。     

钢管型钢再生混凝土柱钢梁框架-混凝土核心筒结构抗震性能研究

钢管型钢再生混凝土框架是钢管混凝土框架-核心筒结构的重要组成部分,主要承担竖向荷载。在强震作用下,钢管型钢再生混凝土框架也需要抵抗极大部分的水平荷载,其抗震性能在整体结构的抗震性能中起着很大的作用。为了系统地分析钢管型钢再生混凝土框架-混凝土核心筒结构的抗震性能,对一榀钢管型钢束再生混凝土框架以及增加核心筒剪力墙的一榀框架-剪力墙平面结构进行抗震性能研究,研究其滞回、延性、刚度、耗能等抗震性能。     

钢管再生混合构件初探

从保护环境、节约能源、减少固体废弃物排放等角度出发,针对废弃混凝土构件的再利用问题,提出了钢管再生混合构件的概念。即将废弃混凝土构件去除保护层、纵筋、箍筋之后的核心部分整体或分段放入钢管内部,然后在二者之间浇筑新混凝土形成再生混合构件。初步比较了钢筋混凝土构件与钢管再生混合构件的力学性能及截面尺寸,并对后者的施工工艺进行了简要说明。研究结果表明:(1)在用钢量和截面尺寸相同的情况下,钢管再生混合构件的截面抗压和抗弯承载力分别比钢筋混凝土构件增加约15%~17%和27%~39%。(2)在用钢量和截面抗压承载力相同的情况下,钢管再生混合构件的截面面积大约比钢筋混凝土构件减小15%~18%左右。     

钢管再生混凝土的研究现状

近年来废弃混凝土的利用成为社会日益关注的问题,将废弃混凝土清洗、回收、分级利用的再生混凝土浇筑于钢管内形成的钢管再生混凝土,既能弥补再生混凝土的缺陷、又能提高钢管的承载能力,这种新型的组合结构为缓解能源危机解决建筑垃圾提供了一种新的途径。本文系统的介绍了钢管再生混凝土构件近年来的研究动态。     

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。     

椭圆钢管柱受压性能研究进展

为了促进中国椭圆钢管结构的研究与应用,通过对国外椭圆钢管的应用和研究相关文献的调研与分析,归纳总结了椭圆钢管柱的截面特性、截面分类以及在轴压和压弯荷载作用下的结构性能等问题,发现目前国外对于椭圆钢管的研究主要关注单个构件的受力性能,对于椭圆钢管结构节点性能及椭圆钢管混凝土柱性能的研究将是未来研究的重点.     

薄壁方钢管再生混凝土短柱屈曲承载力

钢管再生混凝土结构是近年来发展起来的一种新型结构形式,薄壁方形钢管再生混凝土构件的钢管壁容易产生局部屈曲而使构件承载力降低,而目前的钢管再生混凝土承载力计算公式中均未考虑局部屈曲的影响。本文在考虑核心混凝土对钢管产生径向力作用并假定非载荷边为弹性约束的情况下,采用能量法对钢管进行屈曲性能分析,并推导出屈曲系数计算公式,再在此基础上采用有效宽度法来考虑薄壁方钢管发生局部屈曲对承载力的影响,从而提出薄壁方钢管再生混凝土轴压短柱承载力计算公式,并用试验数据验证其合理性,研究结果表明:弹性约束系数和钢管的横向力对屈曲系数有一定的影响,当构件截面宽厚比较大时,应当考虑钢管局部屈曲对承载力的降低。     

预压低碳钢和不锈钢空心钢管与钢管混凝土柱的冲击性能

研究受静力横向荷载和预压轴向冲击荷载下低碳钢和不锈钢空心钢管与钢管混凝土柱的性能。在柱中部或1/4处施加横向荷载。近来,在University of Western Sydney和University of Wollongong进行了3组试验,获得了受横向静力荷载和预压或无预压冲击荷载下的低碳钢和不锈钢空心钢管与钢管混凝土柱的性能。介绍关于对柱施加轴向和横向荷载的第三组试验的试验结果。研究静力和冲击荷载下低碳钢和不锈钢空心钢管与钢管混凝土柱的有限元建模方法。使用有限元分析软件ABAQUS建立一个包括非线性材料性能、钢的加强角性能和预压荷载三维的非线性有限元模型,从而模拟静力和冲击试验。研究主要目的是比较低碳钢和不锈钢空心钢管与钢管混凝土柱性能的试验结果和数值结果。此外,比较冲击荷载下内填钢管和空心钢管的性能。荷载-挠度响应和极限强度的试验结果与有限元结果较为一致。同时,比较静力和冲击荷载下空心与不锈钢钢管混凝土柱和空心与低碳钢钢管混凝土柱的结果。一般来讲,与低碳钢试验构件相比,不锈钢试验构件的强度更高,耗能能力更好。     

圆端形椭圆钢管混凝土受扭性能数值分析及抗扭承载力计算

为探究圆端形椭圆钢管混凝土构件的受扭性能和抗扭承载力计算方法,采用ABAQUS建立了圆端形椭圆钢管混凝土构件在纯扭作用下的有限元分析模型。为解决核心混凝土本构关系问题,提出了一种关于圆端形椭圆钢管核心混凝土本构关系的新等效方法,利用已有试验结果验证了等效方法的可行性和数值分析模型的准确性。开展了纯扭作用下圆端形椭圆钢管混凝土构件性能的参数分析,研究参数包括钢材强度、混凝土强度、含钢率、长短轴比和截面尺寸等。揭示了圆端形椭圆钢管混凝土构件在纯扭作用下的受力机理,提出了圆端形椭圆钢管混凝土构件的抗扭承载力简化计算公式。结果表明:构件抗扭承载力随钢材强度、截面尺寸、含钢率增大而增大,随长短轴比增大而减小;研究成果将为圆端形椭圆钢管混凝土构件的设计提供参考。     

钢管再生混凝土构件受力机理研究

在确定钢管与核心再生混凝土本构关系模型的基础上,采用有限元法对钢管再生混凝土轴压短柱、纯弯构件和压弯构件的破坏模态和荷载-变形关系曲线进行全过程分析,揭示出受力过程中钢管与核心再生混凝土截面应力分布规律及钢管与核心再生混凝土之间的相互作用,较为深入地认识了静力荷载作用下钢管再生混凝土构件的工作机理。