钢管混凝土偏心受压承载力的试验及理论研究

进行了16个不同含钢率的钢管混凝土试件的偏心受压试验，得出了其荷载变形曲线及极限荷载。以双剪统一强度理论为基础，给出了钢管混凝土承载力的理论计算公式，并与试验进行对比，其结果基本一致，为钢管混凝土的分析计算提供了一定的理论依据。     

钢管钢骨高强混凝土偏心受压承载力试验研究

试验共对8根钢管钢骨高强混凝土偏心受压组合柱进行了测试,研究了不同参数情况下,组合柱承载力性能变化,研究结果表明:承载力随着偏心距增大而减小,且对极限值影响很大;承载力随着长细比的增加而减小,并呈现非线性,降低幅度逐渐增大;组合柱侧向挠度随着长细比增加而增加,在80%极限荷载左右开始变化明显,基本符合正弦半波曲线;内部钢骨和外部钢管对混凝土形成双重紧箍力,明显提高核心混凝土的抗压强度,且抗压强度的提高幅度与内部钢骨的布置形式有直接关系;在试验和理论研究的基础上,建立组合柱的偏压承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合良好。     

钢管自应力自密实高强混凝土柱偏心受压性能试验研究

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共同工作,满足实际工程需要,该文提出采用钢管自应力自密实高强混凝土柱,考虑偏心距、长径比和初始自应力等参数的影响,设计制作21根钢管自应力自密实高强混凝土柱和3根钢管自密实高强混凝土柱试件,通过偏心受压试验,考察试件的破坏形态,实测试件的荷载-挠度曲线和荷载-应变曲线,分析各参数对偏心受压试件受力性能的影响。研究表明：偏心受压试件主要发生弯曲失稳破坏;试件极限承载力随偏心距或长径比增大而减小,当初始自应力为3 MPa~5 MPa时,钢管自应力自密实混凝土偏心受压柱的极限承载力提高9.2%~11.7%。参考国内相关规范,通过试验数据回归分析,提出钢管自应力自密实高强混凝土柱偏心受压承载力计算公式,可供工程设计参考。     

开槽钢管混凝土柱轴心受压试验研究

对１２个钢管混凝土短柱进行了轴心受试验，探讨了开槽长度对钢管混凝土柱承载力的影响，研究解决钢管混凝土柱的开槽方法及梁柱节点的构造等问题。     

钢管混凝土大偏心受压构件的徐变分析

在对钢管混凝土大偏心受压构件的力学特性和核心混凝土徐变进行分析的基础上,使用多轴应力状态下混凝土徐变及适用于不断卸载状态混凝土徐变的继效流动理论,研究钢管混凝土大偏心受压构件的徐变.通过确定初始条件和构件混凝土的徐变模型,建立计算构件徐变的方法并使用它对含钢率、偏心率及紧箍应力等构件徐变的影响因素进行分析.并引入迭代的方法对混凝土徐变的时效性质进行模拟.应用该方法得到的结果是合理的.     

钢管混凝土小偏心受压构件的徐变分析

通过对钢管混凝土偏心受压构件的受力特性进行分析,结合核心混凝土的徐变特点,采用继效流动理论及多轴应力状态下混凝土的徐变理论,构造了计算钢管混凝土偏心受压构件徐变的计算方法。此方法较为合理地考虑了多轴应力状态下核心混凝土的特点及钢管混凝土构件徐变的影响因素(如含钢率、材料等级、应力级别等),并引入迭代来计算构件的徐变。计算算例结果与试验结果的对比表明:本文所提出的方法理论可靠、合理。     

多腔式多边形钢管混凝土柱偏心受压承载力研究

以天津高银117大厦巨型柱为原型,按1/20缩尺设计制作11根多腔式多边形钢管混凝土柱偏压试件,通过静力试验研究其偏心受压性能,包括破坏形态、荷载-侧向挠度关系曲线和荷载-应变关系曲线,采用ABAQUS软件拓展分析钢管壁厚、长细比、偏心率和混凝土强度等参数对试件极限承载力的影响规律。研究结果表明：多腔式多边形钢管混凝土柱偏心受压试件主要发生弯曲型失稳破坏;提高混凝土强度或钢管壁厚,可提高试件的极限承载力;腔内钢筋笼可显著提高其延性及后期承载力;当长细比从24增加到70,其极限承载力下降38.6%;当偏心率从0.2增加到1,其极限承载力下降54.1%;基于有限元结果,参考相关的承载力计算方法,建立适用于六边形六腔及五边形四腔的钢管混凝土柱偏心受压承载力计算公式,可为实际工程应用提供参考。     

微粒混凝土受压应力应变全曲线试验研究

采用一种特制的刚性辅助装置,进行了微粒混凝土和普通混凝土的应力应变全曲线试验研究,得到一系列应力应变曲线。对微粒混凝土和普通混凝土的立方体抗压强度与棱柱体抗压强度的关系、棱柱体抗压强度与峰值应力所对应应变的关系及棱柱体抗压强度与初始弹性模量的关系进行了分析,虽然微粒混凝土的力学性能与普通混凝土的力学性能存在一定的差别,但主要力学性能还是相似的,在模型试验中微粒混凝土是可以用来代替普通混凝土进行结构试验的。同时也验证了刚性辅助装置在测量微粒混凝土和普通混凝土的应力应变全曲线时的有效性。     

密筋高性能混凝土轴心受压应力—应变全曲线的试验研究

本文提出了密筋高性能混凝土的概念，并对不同配筋的密筋高性能混凝土棱体试件进行了单轴受压应力－应变全曲线的测定。     

碳纤维混凝土应力-应变曲线试验研究

为了进一步研究碳纤维混凝土的应力-应变曲线,在已有试验的基础上,该文对碳纤维混凝土应力-应变曲线采用分段式。通过9组不同碳纤维掺量的混凝土试件轴心压缩试验,建立不同掺量应力-应变曲线的数学表达式,确定相应的计算参数与碳纤维体积率的关系式。试验结果表明：曲线系数随着碳纤维掺量的增加而增加。根据试验研究与理论分析,建立了峰值应变与抗压强度、碳纤维掺量的计算式,将峰值应变的计算值与试验值进行了对比分析,其吻合度较好。     

钢管混凝土哑铃形偏压构件试验研究

进行了8 根钢管混凝土哑铃形短柱的偏压试验。试验参数为偏心率。试验结果表明,钢管混凝土哑铃形偏压短柱受力性能与单圆钢管混凝土偏压柱的有相似之处。对极限承载力的计算表明,现有的折算面积法偏于保守而格构式算法又偏于不安全。提出的修正的格构式算法与试验结果吻合良好且偏于安全,可供工程应用参考。     

钢管混凝土肋拱面内受力全过程试验研究

本文进行了两根钢管混凝土单圆管肋拱面内全过程试验。试验结果表明,钢管混凝 土肋拱具有较好的弹塑性性能和较高的承载能力。本文介绍了试验的情况,分析了模型肋拱 面内受力全过程的性能,并初步探讨了其面内极限承载力的简化计算方法。     

钢管混凝土哑铃形短柱轴压试验研究

进行了10根钢管混凝土哑铃形轴压短柱的试验。试验参数为两管间距、腹板间距以及腹板有无拉杆加劲。分析了构件的破坏机理、荷载-位移曲线、圆管与钢腹板的荷载-应变曲线和荷载-组合材料泊松比曲线。分析结果表明,在哑铃形轴压构件中的圆钢管混凝土与单圆管钢管混凝土的受力性能基本相同,腹腔内的混凝土有受到约束作用,钢腹板与圆钢管交接处的焊缝开裂是构件最后破坏的主要特征。在试验分析的基础上,提出了钢管混凝土哑铃形轴压短柱承载力的简化计算方法。     

钢管混凝土平面框架子结构抗连续倒塌精细有限元分析

竖向关键构件失效后,结构的抗倒塌能力主要以失效柱上部钢梁的梁机制和悬链线机制为主。选取\     

带圆弓形脱空缺陷的钢管混凝土构件在压弯扭复合受力作用下的滞回性能试验研究

为研究圆弓形脱空缺陷对钢管混凝土试件在压弯扭复合受力作用下抗震性能的影响,进行了16个钢管混凝土试件（包括8个带脱空缺陷试件、6个无脱空试件和2个空钢管对比试件）在恒定轴压力和反复弯扭耦合荷载作用下的滞回试验,主要试验参数为：脱空率、轴压比和弯扭比。基于试验结果,考察了脱空缺陷对钢管混凝土压弯扭试件破坏模态、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、耗能能力和应变发展等的影响,结果表明：圆弓形脱空缺陷对钢管混凝土试件滞回曲线的形状影响不大,但会导致其达到极限荷载后的强化段刚度有所降低。试件的承载力、刚度和耗能能力均随着脱空率的增大而有所降低。变化轴压比对带缺陷试件的力学性能影响并不显著,而随着弯扭比的增大,脱空缺陷对试件极限承载力、刚度和耗能能力的影响有趋于显著的趋势,表明相较于受扭作用,脱空对钢管混凝土受弯性能的影响更为显著。     

钢管混凝土拱肋徐变研究

根据钢管混凝土拱桥的特点,从变形协调条件出发,通过引入混凝土换算弹性模量,推导了钢管混凝土拱肋应力重分布计算公式。根据相似比的原则制作了钢管混凝土拱桥节段模型,在正常使用极限状态下,将试验结果与基于现行规范的计算结果比较分析证明公式正确可行,同时得出由于徐变导致混凝土承担的荷载逐渐转移为钢管承受的量值,混凝土的应力最大变化量达到52.7%,而钢管应力变化达到27.3%。并对荷载水平、含钢率和矢跨比等参数对结构长期力学性能影响规律进行研究。接着跟踪了钢管混凝土拱肋在承载能力极限状态下的徐变发展规律。     

基于纤维模型的钢管混凝土组合框架连续倒塌非线性动力分析

基于非线性纤维梁-柱单元理论建立了钢管混凝土空间框架有限元模型,分析其在非正常荷载作用下(火灾、爆炸、撞击等)的抗连续性倒塌性能。以ABAQUS软件为求解平台进行了钢材和混凝土材料模型的二次开发,并采用已有研究者的试验结果进行了模型验证,在此基础上采用抽柱法进行了一典型的12层钢管混凝土空间框架体系在不同初始损伤模型下的连续性倒塌非线性动力分析。分析结果表明,不同抽柱工况下,框架梁柱内力由于失效柱破坏将发生内力重分布,相邻构件弯矩和轴力变化较大,其卸载后传力路径遵循就近原则;底层中柱失效后,其上部节点竖向位移最大,底层角柱失效后,上部节点竖向位移最小。总体上钢管混凝土空间框架在竖向荷载作用下具有较好的抗连续倒塌性能。     

钢管混凝土短柱力学性能研究—理论分析

根据国内外进行的不同围压下不同混凝土强度等级(C20~C130)三轴试验研究,建立了混凝土三轴强度准则、峰值应变准则和应力-应变全曲线,并且与混凝土单轴受压强度、峰值应变、应力-应变全曲线相协调。基于给定的混凝土和钢材三轴本构模型及相应假定的混凝土和钢材泊松比,应用连续介质力学对钢管混凝土短柱进行弹塑性分析,建立了钢管混凝土组合材料的组合弹性模量理论计算公式和应力-应变关系全曲线的理论表达式,其计算结果与试验结果吻合良好。研究成果可供钢管混凝土柱的非线性有限元全过程分析参考。     

钢管混凝土结构材料非线性的一种有限元分析方法

为了更简单地考虑梁单元的材料非线性受力性能,把断面广义力和广义应变的概念运用于单元分析中,将单元的弹塑性刚度矩阵分离为弹性刚度矩阵和塑性刚度矩阵。这样,梁单元的变形可以由弹性变形和塑性变形简单地迭加,结构内力可通过弹性应变能的斜率(弹性刚度矩阵)与位移的乘积求得,从而在增量-迭代计算时可较准确且较快地计算出结构变形后的不平衡力。应用这一计算方法,推导了基于纤维模型的三维梁单元的钢管混凝土结构的有限元基本公式,并将其植入能考虑几何非线性的三维梁单元非线性计算程序NL_Beam3D中以计算结构的双重非线性问题。算例分析表明该方法和程序能较准确地反映钢管混凝土结构的双重非线性特性。     

多室式钢管混凝土T 形短柱的非线性分析

通过定义等效方形截面和改变混凝土强约束区、弱约束区界线底角来衡量多室式T形截面内钢材对混凝土的整体约束作用,依据轴压试验结果修正了Mander 约束混凝土模型中有效侧向约束力及下降段的表达式,建立了核心混凝土的本构关系。应用ABAQUS 对8 个多室式钢管混凝土T 形短柱试件的轴压性能进行了模拟,模拟结果与试验数据的对比表明,该本构关系能较好地适用于对构件性能的非线性分析。在此基础上探讨了构件中钢材和混凝土的共同工作情况,发现其工作机理与其它截面形式的钢管混凝土柱较为一致。将多室式钢管混凝土T形柱视为由3个矩形钢管混凝土部件折减钢板后组成,应用叠加原理得出了构件的强度承载力公式,可供实际应用参考。