泡沫混凝土填充圆钢管的轴压力学性能

采用试验和有限元模拟方法,研究泡沫混凝土填充圆钢管构件在轴压荷载作用下的力学性能. 通过轴压试验,分析短柱构件的耗能能力和长柱构件的轴压承载力,短柱构件发生叠缩破坏变形模式,耗能能力随着泡沫混凝土密度的提高而显著增强,长柱构件发生整体失稳破坏,稳定承载力随着泡沫混凝土密度的增大而增大. 基于ABAQUS的Explicit求解器,建立泡沫混凝土填充圆钢管构件的数值模型,获得的模拟结果与试验结果吻合良好. 开展参数分析,讨论径厚比、长细比及填充泡沫混凝土密度等因素对长柱构件承载能力的影响. 研究结果表明：长柱构件的稳定承载力随着长细比和径厚比的增大而减小,随着填充的泡沫混凝土密度的增大而增大. 基于Perry-Robertson公式,推导了泡沫混凝土填充圆钢管长柱构件的稳定承载力公式. 预测结果表明,该公式能够很好地预测长柱构件的稳定承载力.     

薄壁钢管混凝土短柱轴压力学性能试验研究

为研究不同壁厚钢管混凝土短柱轴压力学性能,制作了10组不同壁厚的钢管混凝土短柱试件进行轴压性能对比试验.试验结果表明,钢管混凝土轴压短柱壁厚效应的本质是核心混凝土的围压效应.在弹性变形阶段,随着钢管壁厚增加,轴压短柱弹性极限承载力增加,试件弹性极限承载力与钢管壁厚呈线性关系.在塑性变形阶段,随着钢管壁厚增加,轴压短柱塑性变形模型增加,钢管混凝土短柱塑性变形模量与钢管壁厚呈线性关系,试件呈现理想塑性状态时的钢管壁厚约为5 mm.通过对几种典型轴压承载力计算公式进行试验验证,得出欧洲和日本标准能够较好预测不同壁厚钢管混凝土短柱试件的弹性极限承载力.

     

复式钢管高强混凝土轴压短柱力学性能研究

分别对18根不同含钢率及不同混凝土强度等级的复式钢管高强混凝土短柱试件进行了轴压静载实验,得到其在轴压静载下的破坏模式及特点。研究结果表明,采用复式钢管可以有效提高构件的承载能力及变形能力,核心混凝土强度增长的幅度与试件含钢率、内外层钢管径厚比比值呈近似线性关系,获得了复式钢管高强混凝土短柱承载能力计算公式。     

自应力钢管混凝土轴压短柱力学性能研究

利用混凝土的边界面模型和钢材的弹塑性模型,建立了自应力钢管混凝土轴压短柱的三维有限元模型并分析了自应力钢管混凝土轴压短柱的力学性能,计算结果和试验结果吻合较好．计算结果表明,由于自应力的影响,自应力铜管混凝土轴压短柱的承载力要高于普通铜管混凝土短柱,并且承载力随着自应力的增加而增加;自应力的变化并不能改变轴压构件载荷－应变曲线的变化趋势;含钢率不但对轴压构件的承载力有重要影响,而且是影响载荷－变形曲线变化趋势的主要因素．     

圆钢管约束高强混凝土短柱的轴压力学性能

为研究圆钢管约束高强混凝土短柱的轴压力学性能,进行6个短柱试件在循环轴压荷载作用下的试验研究.试验中的主要参数为钢管径厚比(26和42).试验结果表明,圆钢管约束高强混凝土短柱的轴压承载力高于同条件的普通钢管混凝土构件,但两种构件的延性无显著差异;随钢管中纵向应力的降低,构件的轴压承载力提高.对构件的应力分析结果表明,圆钢管约束高强混凝土轴压短柱中,钢管对核心混凝土的约束效果高于普通钢管混凝土构件;钢管约束高强混凝土轴压短柱的峰值荷载点对应于钢管的屈服点.     

圆钢管高强混凝土轴压短柱剥离分析

以36根圆钢管混凝土短柱轴压试验为基础,采用混凝土处于三向应力状态,钢材处于平面应力状态的假定,根据测定的逐级荷载下试件中截面处钢管外表面的纵向应变和横向应变,利用数值分析的方法,剥离出钢管和混凝土各自受力情况.给出了钢管和核心混凝土的纵向应力-纵向应变关系曲线.把处于复杂应力状态下的钢管和混凝土综合工作性能分解开来,对钢管和核心混凝土的相互作用依赖关系进行了更明确和全面地阐述.     

圆钢管高强混凝土轴压短柱性能的试验研究

通过12根圆钢管普通强度混凝土和24根圆钢管高强混凝土轴心受压短柱的试验,描述了圆钢管高强混凝土轴压短柱的试验现象和破坏过程,分析了其破坏机理;讨论了影响圆钢管高强混凝土轴压短柱力学性能的主要因素,包括钢材强度、混凝土强度、含钢率和套箍系数等;比较国内设计规程在计算圆形钢管混凝土强度承载力时的差异,提出可供工程应用参考的结论．     

粘结对钢管约束混凝土短柱轴压力学性能影响

为研究粘结应力对钢管约束高强混凝土短柱轴压力学性能的影响,进行了2组共8个试件的试验研究,包括一组圆钢管约束高强混凝土短柱试件和一组方钢管约束高强混凝土短柱试件.每组试件中包括2个消除钢管与混凝土粘结的试件和2个有粘结试件.采用弹塑性应力分析方法对钢管进行了应力分析.试验结果与钢管应力分析结果表明,消除钢管与混凝土之间的粘结作用可有效降低钢管中的纵向应力,但消除粘结作用对钢管约束高强混凝土短柱的轴压承载力和延性无显著影响,在工程实践中可不必采取措施消除钢管与核心混凝土之间的粘结作用.     

基于ABAQUS的木材填充钢管混凝土组合短柱轴压性能分析

为了研究钢管壁厚、木材尺寸、混凝土强度和钢材强度对木材填充钢管混凝土组合短柱轴压性能的影响,本文采用ABAQUS有限元软件,对木材填充钢管混凝土组合短柱进行了非线性有限元分析,计算和分析了木材填充钢管混凝土组合短柱轴压时的破坏形态和荷载-位移曲线,经过与试验数据对比,两者吻合较好.研究表明:提高材料强度、钢管壁厚和减小...     

圆钢管再生混凝土轴压短柱有限元分析

为了更深入地研究圆钢管再生混凝土轴压短柱的力学性能,对圆钢管再生混凝土短柱、钢管和再生混凝土的受力过程进行了分析,并对钢管和再生混凝土的承载力变化趋势进行了研究,探讨了取代率、含钢率、再生混凝土强度和钢材强度等因素对于圆钢管再生混凝土轴压短柱极限承载力的影响.结果表明:取代率对于圆钢管再生混凝土轴压短柱的极限承载力影响很小;而含钢率、再生混凝土强度与钢材强度对于圆钢管再生混凝土轴压短柱的极限承载力影响较大,并且可以显著提升极限承载力.     

圆空心钢管混凝土短柱在轴向压力作用下的可靠性分析

为分析圆空心钢管混凝土短柱在轴向压力作用下的可靠性,以笔者及其他学者所进行的圆空心钢管混凝土轴压短柱试验数据为统计样本,结合Normal、Lognormal、Weibull、Gamma 4种分布形式,考虑模型误差,分别根据《钢管混凝土结构技术规范》（GB 50936—2014）中的钢管混凝土柱轴压承载力计算公式与作者提出的修正公式,运用Monte Carlo法计算得到了规范公式与修正公式的可靠度指标。结果表明：依据两种公式计算得到的可靠度指标均基本满足目标可靠度指标3.7的要求;规范公式的可靠度指标较大,约为修正公式的1.05倍,计算结果较为可靠;可靠度指标随着混凝土强度和荷载效应比的提高而上升,随着含钢率的提高而下降,钢材强度和空心率的变化,可靠度指标的变化不明显。考虑上述4种分布类型对抗力误差的影响,分析了各参数因素对抗力分项系数的影响,结果表明：计算模型误差分布类型和活载类型对抗力分项系数的影响不明显,安全等级和荷载效应比影响较为明显;考虑实际工程中常用的荷载效应比,提出荷载效应比不同时抗力分项系数取值分别为1.21、1.32、1.41。     

泡沫铝填充6082-T6铝合金圆管构件轴压力学性能

薄壁金属构件与吸能泡沫材料组合形成的复合构件具有优越的耗能性能,本文将泡沫铝填充至6082-T6高强铝合金圆管中作为建筑结构中的耗能复合构件。为获得泡沫铝填充6082-T6铝合金圆管在轴压荷载下的响应特征、破坏机理及耗能性能,进行了20组不同径厚比和高径比的铝合金空管以及泡沫铝填充复合管的轴压试验。构件表现出3种破坏模式:劈裂破坏、叠缩劈裂破坏、叠缩劈裂+不规则变形破坏。填充泡沫铝能够有效改善构件在轴压荷载下的变形能力,避免其发生不规则变形破坏,并提高构件耗能能力。基于有限元分析平台LS-DYNA提出了合理的有限元建模方法并开展了参数分析,结果表明:构件峰值承载力与吸能能力均随壁厚和管径的增大而增大。当高径比增大时构件在轴压荷载下发生失稳破坏,而填充泡沫铝后构件发生失稳破坏的临界高径比增大。     

基于正交试验的复合钢管混凝土轴压柱影响参数分析

采用ABAQUS有限元软件建立了外方内圆复合钢管混凝土轴压短柱的有限元模型,数值计算结果与相应的试验实测结果吻合较好.基于有限元数值模型和正交试验表的设计方法,设计了2水平7因子的正交试验表,以复合钢管混凝土试件的轴压承载力和单位长度工程造价的比值作为其力学性能影响参数的评价指标,根据正交试验结果的极差分析,确定了复合钢管混凝土评价指标诸因素的影响程度排列.通过对不同钢管壁厚和直径的分析,得到了极限承载力和荷载-应变关系曲线的变化规律,可为进一步的复合钢管混凝土结构分析和应用提供参考.     

Axial compressive behavior and design method of tubed circular steel reinforced concrete short columns

To study the behavior and design of tubed circular steel reinforced concrete (TCSRC) short column under axial compressive loads, a nonlinear finite element model (FEM) has been developed to simulate this kind of structure. Depending on the FEM results, an elastic-plastic analysis was carried out to clarify the status of steel tube, then a simplified procedure was proposed to predict the compressive axial load strength. The results obtained from this procedure were compared with the test results. It is found that they agree well each other.     

圆形和方形配筋钢管混凝土短柱受压性能比较

为了研究圆形和方形配筋钢管混凝土柱受压性能,对圆形和方形的中空钢管柱、素混凝土钢管柱及配筋钢管混凝土柱共30个试件进行了轴压试验,在混凝土截面积、钢管截面积和钢筋截面积稍有差别的条件下,对圆形和方形柱试件的承载力、变形性能、合成效果以及破坏模式进行了对比分析.结果表明,圆钢管混凝土柱的承载力高,变形性能好,受压性能比方钢管混凝土柱更优越;就破坏模式而言,和圆钢管混凝土柱相比,方钢管混凝土柱对于屈曲变形更为有利.     

外套钢管加固受损钢管混凝土短柱轴压试验研究

为了研究受损钢管混凝土短柱加固前后的力学性能,对13根采用外套钢管加固的受损钢管混凝土短柱进行试验研究.试验通过改变试件损伤率、外套钢管壁厚等变化参数,考察试件破坏形态以及变形情况,进而分析这些参数对加固前后受损钢管混凝土试件的影响.结果表明:当损伤率小于10%时,外套钢管对试件承载力的影响不大,只是在后期延性方面影响较大;随着外套钢管壁厚的增大,加固试件承载力是受损试件承载力的1.9².5倍.