冻融循环作用下圆钢管混凝土短柱性能研究

为研究冻融循环作用对钢管混凝土结构力学性能的影响,对冻融作用下圆钢管混凝土短柱的力学性能进行了研究。通过对圆钢管混凝土短柱进行冻融试验及压力测试,得到了不同冻融循环次数下圆钢管混凝土短柱的极限承载力、荷载-位移曲线以及荷载-应变曲线。试验结果表明:冻融循环作用对圆钢管混凝土短柱力学性能如极限承载力、延性系数以及约束系数有较大的影响,具体表现为冻融循环作用降低了圆钢管混凝土短柱的极限承载力、延性系数以及约束系数,且随着冻融循环次数的增加,圆钢管混凝土短柱的极限承载力、延性系数以及约束系数均先降低后增加,因此,在实际工程中,应尽量减少冻融循环对钢管混凝土结构所带来的影响。     

锈蚀圆钢管混凝土短柱轴压承载力研究

运用ABAQUS有限元软件建立了模拟酸雨溶液腐蚀后圆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圆钢管混凝土短柱进行了轴压全过程分析,比较了不同锈蚀率下圆钢管混凝土短柱荷载-轴向位移关系曲线、外钢管承担的荷载-轴向位移关系曲线、核心混凝土承担的荷载-轴向位移关系曲线以及外钢管与核心混凝土之间的相互作用力-位移关系曲线的变化规律。最后对锈蚀圆钢管混凝土轴压短柱进行了参数分析,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圆钢管混凝土短柱极限承载力的影响,并由此导出了酸雨腐蚀后圆钢管混凝土短柱极限承载力简化计算公式。     

圆钢管再生混凝土短柱承载力试验研究

为了解圆钢管再生混凝土短柱的承载力性能,对11根试件进行轴压承载力试验,考虑的主要因素包括废弃混凝土掺入量、废弃混凝土强度、膨胀剂掺入量和钢筋配置情况。试验结果表明:在再生混凝土中掺入同强度的废弃混凝土,掺入量达50%时,试件的轴压承载力下降较小,幅度在5%以内;掺入较低强度等级的废弃混凝土,掺入量为30%,试件承载力下降超过10%;膨胀剂掺入量达水泥用量的10%时,试件承载力提升较明显;试件中配置纵向钢筋,利于构件承载力的提高。最后提出了承载力实用计算式,其计算结果与试验结果吻合较好。     

CFRP-薄壁圆钢管混凝土轴压短柱试验研究

进行了以CFRP为套箍指标主导的大钢管径厚比CFRP-薄壁圆钢管混凝土轴压短柱的轴压试验,观察了其破坏形态与变形特征,测得了CFRP和钢管的荷载-应变关系曲线。分析了CFRP-薄壁圆钢管混凝土轴压短柱的荷载-变形曲线,探讨了套箍指标对试件受力性能和延性的影响,阐述了区别于普通CFRP-圆钢管混凝土轴压短柱的破坏过程。结果表明:CFRP-薄壁圆钢管混凝土轴压短柱的破坏形态为CFRP断裂引发钢管径向鼓曲破坏;在塑性上升阶段,CFRP能延缓钢管的屈服速率,同时CFRP被赋予一定的塑性,构件在这一阶段具备一定的加劲特征,而钢管混凝土试件呈现软化特征;CFRP套箍指标对构件的极限承载力和延性影响较大,钢管套箍指标的影响相对较弱。     

配筋圆钢管混凝土短柱轴压承载力分析

在统一强度理论的基础上,对配有纵向钢筋和箍筋的圆钢管混凝土短柱轴心受压时的受力性能进行了分析;考虑了钢管和箍筋对混凝土的约束作用,推导出了配筋圆钢管混凝土短柱的轴压承载力计算公式;分析了中间主应力、钢管径厚比和体积配箍率对承载力的影响.将公式的计算结果与文献试验结果进行比较,二者吻合较好.结果表明:统一强度理论对于配筋圆钢管混凝土轴压短柱的理论计算有非常好的适用性,为配筋钢管混凝土柱的分析计算提供了一定的理论依据.     

圆钢管约束陶粒混凝土短柱的单轴受压试验研究及承载力计算

通过对14根圆钢管约束陶粒混凝土短柱进行单轴受压试验,研究钢管屈服强度、径厚比和钢管与陶粒混凝土的接触对其破坏形态、荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、荷载-横向变形系数和承载力的影响。结果表明：轴压作用下,试件均为剪切破坏,剪切角约60°,荷载-位移曲线无明显下降段。D/t≥19时极限承载力随着径厚比的减小而增大。钢管屈服强度越高,钢管与混凝土间贴膜,钢管对混凝土的约束作用越大。不考虑钢管与混凝土间接触的影响,计算结果与试验结果吻合较好。     

火灾下圆钢管混凝土柱轴心受压承载力的简化计算研究

本文利用《钢管混凝土结构技术规程》(CECS 28:2012)的钢管混凝土柱轴向受压承载力计算公式,考虑火灾温度作用的影响,推导出火灾下圆钢管混凝土柱轴心受压承载力的计算公式,并编制相应程序。通过与以往试验对比,本方法的计算结果与试验结果吻合较好。本文的研究成果可为有关钢管混凝土柱的抗火设计提供参考。     

圆钢管混凝土短柱力学性能三维数值模拟分析

用材料破坏过程分析系统RFPA3D(Realistic Failure Process Analysis)三维数值模拟方法对轴心受压的圆钢管混凝土短柱进行了数值模拟分析,研究了钢管混凝土短柱的力学性能及破坏模式.着重探讨了套箍系数对试件的承载能力、延性和破坏模式的影响.数值模拟结果证明了RFPA3D数值试验方法模拟钢管混凝土结构的有效性,可为工程设计提供参考.     

圆钢管混凝土轴心受压承载力计算研究

简要介绍了美国的ACI(1999)和AISC-LRFD(1999)、日本的AIJ和欧洲的EC4,我国的CECS 28:90(1992)和DL/T 5085-1999(1999)规程在计算圆钢管混凝土轴心受压承载力计算方法和特点,并选用几组常见构件用各类方法进行计算和比较.计算结果表明,各方法均能较好计算构件轴心受压承载力.     

圆钢管混凝土轴压长柱的极限承载力

基于双剪统一强度理论,考虑钢管中间主应力(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;同时,避开混凝土破坏准则中侧压影响系数的不确定性分析,根据混凝土破坏时的统一强度准则建立其承载力公式,进而叠加建立了钢管混凝土短柱的承载力公式。在此基础上,按照弹性模量理论推导出钢管混凝土长柱的稳定影响系数,建立了其极限承载力公式。结果表明,改变加权参数值,计算得出的承载力也随之发生变化。通过与相关文献中的试验值进行比较,发现试验值与计算值吻合良好。     

CFRP加固承载状态下圆钢管混凝土轴压短柱屈服承载力分析

为研究CFRP加固承载状态下圆钢管混凝土轴压短柱的屈服承载力,首先推导CFRP加固非承载状态下圆钢管混凝土短柱的屈服承载力,进而对CFRP加固承载状态下圆钢管混凝土轴压短柱屈服承载力的计算式进行了推导.建立了非承载状态下圆钢管混凝土的有限元模型,通过已有试验结果,验证了有限元建模方法的有效性.采用该方法对不同参数的CF...     

圆钢管混凝土柱在轴心受压下的理论解

将圆钢管混凝土视为统一材料（复合材料）,利用处于平面应变状态下的平衡方程,推导出严格满足应力、应变边界条件下的理论解.该理论解可以定量分析钢管混凝土柱的应力与应变状态,及其相应的有效模量（又称组合模量）和极限强度.根据理论解,套箍效应和极限强度不但与钢管、核心混凝土的泊松比有关,还与其弹性模量、组合材料的面积率有关.并通过实例将理论解和试验数据进行了对比,结果非常吻合.     

圆钢管约束型钢混凝土短柱轴压承载力分析

在统一强度理论的基础上,对圆钢管约束型钢混凝土短柱的轴心受力性能进行理论分析;采用厚壁圆筒统一强度理论计算钢管对核心型钢混凝土的约束应力,推导出圆钢管约束型钢混凝土短柱的轴压承载力公式;并对影响因素进行分析。将公式的计算结果与文献试验结果进行比较,结果吻合较好,说明统一强度理论对于圆钢管约束型钢混凝土轴压短柱的理论计算有很好的适用性,可为圆钢管约束型钢混凝土柱的分析计算提供一定的理论依据。     

圆钢管再生混凝土轴压短柱研究

为了研究圆钢管再生混凝土柱的轴压性能,设计了6根轴压短柱试件,对其进行了轴压试验研究并用有限元软件ABAQUS对其进行了数值模拟。试件的主要变化参数为骨料类型(天然骨料、重钛矿渣再生粗骨料取代率50%、普通再生粗骨料取代率50%)和圆钢管尺寸。结果表明:圆钢管混凝土柱和圆钢管再生混凝土柱具有相似的名义应力-应变关系、刚度退化规律、损伤积累规律、耗能能力、横向变形系数变化规律、荷载-位移关系、荷载-应变关系,再生骨料的类型对圆钢管再生混凝土柱上述性质影响不大。对于约束效应系数ξ较大的试件,由于钢材对核心混凝土或核心再生混凝土的约束作用较强,所以其峰值应力及其对应的应变较大,延性较好,初始刚度较小,耗能能力较强。当试件的荷载超过其极限荷载的80%之后,圆钢管与核心再生混凝土之间产生了明显的相互作用,再生混凝土在圆钢管的约束下处于三轴受压状态,大大提高了再生混凝土的峰值应力及其对应的应变,较好地改善了再生混凝土强度低,延性差等缺点。有限元计算可以较好地模拟圆钢管混凝土柱和圆钢管再生混凝土柱的荷载-变形全过程,计算结果与实测结果吻合较好。将承载力计算式运用于圆钢管混凝土柱和圆钢管再生混凝土柱时,比有限元法的计算结果偏于安全。圆钢管再生混凝土柱的轴压承载能力略低于普通圆钢管混凝土柱。     

高寒环境温度下圆钢管混凝土短柱轴压性能试验研究

针对高寒环境温度对钢管混凝土结构力学行为影响显著的问题。开展钢管混凝土短柱轴压性能试验,分析试件在不同温度下的试验现象及破坏形态,探究不同环境温度对圆钢管混凝土短柱轴压力学性能的影响规律,揭示温度对钢管混凝土套箍效应的影响机理;针对现行规范在钢管混凝土承载力计算中未考虑温度作用的不足,基于试验结果分析提出考虑环境温度的钢管混凝土短柱承载力计算修正公式。结果表明：温度变化对钢管混凝土短柱承载力和延性影响显著,随着温度的下降,试件承载力增大,而延性大幅降低,脆性显著增大;温度从40℃降至-40℃,M型、L型试件承载力分别提高27.8%和34.3%;环境温度对构件套箍效应影响明显,套箍率越小越显著;提出的考虑温度影响的钢管混凝土短柱轴压承载力计算修正公式具有较好的可靠性和精度,可为高寒大温差地区钢管混凝土结构的设计提供必要依据。     

圆钢管钢筋再生混凝土短柱轴压承载力

针对再生混凝土相对普通混凝土延性较差、承载力较低的特点,利用钢管和钢筋笼对再生混凝土的约束作用,将钢筋再生混凝土灌入圆钢管中形成圆钢管钢筋再生混凝土短柱进行研究。基于极限分析法、套箍理论以及双剪统一强度理论,考虑钢管和钢筋笼的双重约束效应,提出了一套包含钢管径厚比、约束效应系数、含钢率以及再生粗骨料取代率等影响因素的圆钢管钢筋再生混凝土短柱轴压承载力计算方法。在理论推导的基础上,考虑短柱的非线性、钢管与再生混凝土的滑移影响,采用ABAQUS有限元软件对圆钢管钢筋再生混凝土短柱进行建模分析; 将理论公式值、有限元仿真结果以及相关文献试验数据进行对比,验证公式的有效性与适用性。结果表明:加了钢筋笼的圆钢管钢筋再生混凝土比圆钢管再生混凝土短柱轴压承载力提高10%左右,研究结论可以为实际工程的应用提供理论基础。     

横向撞击作用下圆钢管混凝土柱剩余承载力和损伤研究

为研究横向撞击荷载作用下圆钢管混凝土(CFST)柱剩余承载力和损伤,以撞击体横向撞击CFST柱为研究对象,运用有限元软件ABAQUS建立CFST柱模型,通过沙漏能控制、对已有试验进行有限元模拟,验证所建立的有限元模型的合理性.分析撞击能、约束效应系数、长径比和轴压比4种影响参数对CFST柱剩余承载力及损伤的影响.结果 ...     

钢管高性能混凝土短柱受力性能研究

通过进行28根钢管高性能混凝土短柱的试验研究,探讨了影响钢管高性能混凝土短柱极限承载力的主要因素,提出了钢管高性能混凝土组合材料应力-应变关系曲线计算公式和极限强度、峰值应变、平台强度等级验计算公式,在分析国内46个试件试验结果和已有理论研究成果的基础上,建议了钢管高性能混凝土短柱极限承载力统一计算公式和相应的适用范围:D/t=20～100235/f樤s或=0.25～1.5。     

圆钢管混凝土桁架K形节点极限承载力计算方法研究

圆钢管桁架在主管内填筑混凝土,可有效提高其承载力。为了获得圆钢管混凝土桁架K形节点受力性能和承载力计算方法,研究了在受拉或受压支管处K形节点的失效模式和破坏机理;基于圆钢管混凝土K形节点在不同失效模式下的破坏机理和受力状态,分别对支管截面形式为圆形或矩(方)形的圆钢管混凝土K形节点建立合理的简化计算模型,推导出不同失效模式下K形节点极限承载力计算公式,并给出相应的极限承载力建议公式。试验验证了圆钢管混凝土K形节点的试验值与计算值吻合较好,研究表明圆钢管混凝土K形节点的极限承载力计算公式的准确性,可应用于圆钢管混凝土桁架结构计算和设计,也为相关标准建立和完善提供理论依据。     

圆钢管钢纤维再生混凝土短柱轴压性能试验研究

为了研究掺入钢纤维的圆钢管再生混凝土短柱的性能,考虑不同钢纤维掺量、不同再生混凝土取代率、不同混凝土强度等级三个因素,共设计了14个试件,对其进行轴压试验。试验结果表明：随着钢纤维掺量的增加,试件的极限承载力提高;随着再生混凝土取代率的增加,试件的极限承载力降低;随着混凝土强度的增大,试件的极限承载力提高;其中混凝土强度对极限承载力影响最大,再生混凝土取代率的影响最小。