局部屈曲变形损伤对H型钢柱竖向剩余承载力影响的试验研究

以1.5m高HW100×100×6×8热轧H型钢柱为研究对象,分别对6个因侧向撞击而受损的H型钢柱试件和2个完好的对比试件进行了竖向剩余承载力的试验研究。试验中记录了试件的荷载-位移关系曲线及名义应力-应变关系曲线,得到了试件的残余变形形态和竖向极限承载力。通过定义剩余承载力系数,得出剩余承载力系数与局部屈曲损伤变形量之间的函数关系式。试验结果表明:试件受压时,局部屈曲损伤部位成为明显的薄弱部位,加载过程中该部位的翼缘进一步扭曲,腹板出现严重的侧向鼓曲,试件表现为整体失稳破坏。随着冲击能量的增加,冲击荷载对构件的损伤程度增大,构件的竖向剩余承载力降低,剩余承载力系数与局部屈曲损伤变形量之间成线性关系。     

非连续连接的拼合钢柱受力性能试验研究

通过2.9 m高拼合钢柱的轴压试验和偏压试验,得到极限荷载、位移、应变分布和破坏模式。试验结果表明,拼合钢柱具有良好的整体受力性能;试件的破坏形态为整体曲屈破坏。轴心受压时可按填板连接的实腹式截面计算极限承载力,偏心受压时可按格构式截面计算极限承载力;连接件在整个加载过程中发生明显变形,能起抗剪作用。     

不同木板厚度T形钢-木组合柱轴压试验研究

提出一种螺栓连接的T形钢-木组合柱。以组合柱木板厚度为参数，对1根纯钢柱和3根钢-木组合柱进行轴压试验，观察了试件在试验中的变形特征和其破坏形态，采用ABAQUS对组合柱建模，对其进行数值分析，并通过叠加法提出了极限承载力的计算公式。结果表明：钢柱和木板在达到屈服前，变形较为一致，整体性较为良好；试件的主要破坏形态为木板中部纤维受剪折断以及木板产生较多纵向裂缝，钢柱发生弯扭破坏；钢柱的极限承载力随着木板厚度的增加而增加，木板的损伤程度对组合柱的承载力有一定的影响；有限元分析与试验结果较为吻合；试验值与计算值相较，其误差范围在10%以内，适合预测T形钢-木组合柱的承载力。     

玻璃钢纤维复合材料横担高周疲劳性能

针对由风致振动引起的输电塔复合材料横担疲劳问题,对6个新型足尺带钢套管的玻璃钢纤维(GFRP)复合材料横担试件进行了高周(50万次)疲劳性能试验研究,监测了试件的受力状态,分析了其荷载-位移-时间曲线和耗能能力的变化.对未发生明显疲劳破坏的试件进行极限承载力试验,得到其剩余极限承载力.基于剩余强度理论评价了试件的累积损伤并对其疲劳寿命进行预测.结果表明:GFRP复合材料横担试件具备良好的抗疲劳性能,最不利荷载工况下的平均疲劳寿命可达550万次,安全裕度较高.     

钢筋混凝土简支梁疲劳剩余承载性能试验研究

为研究结构构件发生一定疲劳损伤后的疲劳剩余承载性能,对4根相同的钢筋混凝土简支梁分别进行静承载力试验和疲劳后的剩余承载性能试验。对试件在发生严重的疲劳损伤后的疲劳剩余承载性能进行研究发现,梁的失效是由受拉区钢筋断裂造成的,按适筋梁设计的试件在发生明显的疲劳损伤后呈现出类似少筋梁的破坏形式;试件疲劳后的屈服承载力小于疲劳加载上限,极限承载力大于疲劳加载上限;疲劳过程中试件刚度的变化基本遵循突然降低—平稳—降低的趋势。     

一般大气环境锈蚀钢柱抗震性能试验与数值分析

为研究锈蚀对钢柱抗震性能的影响,对20个钢板试件和7个H型钢柱试件进行一般大气环境加速腐蚀试验。通过锈蚀钢板单调拉伸与低周往复加载试验研究锈蚀钢板单调与循环加载性能的差异性,揭示锈蚀钢材强度、延性退化规律,建立锈蚀钢材循环本构模型;通过锈蚀H型钢柱拟静力试验,研究锈蚀钢柱在地震作用下的损伤过程、破坏形态及性能退化规律,结果表明:锈蚀导致柱脚塑性范围更加集中,并加快屈曲发展,从而引起承载力、刚度、延性和耗能能力显著退化,且较大的轴压比将进一步加快钢柱破坏过程。最后,提出考虑锈蚀程度的损伤钢柱抗震性能数值模拟方法,并进行参数化扩展分析,研究均匀/非均匀锈蚀程度、锈蚀分布范围等影响因素对H型钢柱抗震性能的影响规律,结果表明:非均匀锈蚀导致钢柱抗震性能退化更加严重,且当钢柱翼缘或柱脚发生锈蚀时,抗震性能退化更为显著。     

低周反复荷载作用下高强钢柱有限元分析

文中在试验研究的基础上运用有限元软件对Q690箱型与H形截面的高强钢柱进行建模分析,通过对比数值模拟结果与试验结果,研究高强钢柱在低周反复荷载作用下的滞回性能。结果表明有限元模拟的试件破坏现象与试验观察到的现象一致,均为柱底出现板件局部屈曲,形成塑性铰,导致试件承载力下降至失效,但有限元模拟的试件承载力比试验得到的试件承载力要高。     

基于有效耗能的钢骨超高强混凝土框架节点剩余承载力评估

为了确定地震作用下钢骨超高强混凝土框架节点的剩余承载力,通过12个节点试件的低周反复荷载试验,在分析地震损伤模型的基础上,建立了剩余承载力计算表达式,并讨论了试验参数对剩余承载力的影响。结果表明:计算结果与试验结果较为接近,试验参数对承载力的下降速率影响不大,剩余承载力随轴压比的增大而增大,配箍率大的试件剩余承载力较高,十字型钢骨试件的剩余承载力大于工字型钢骨试件;所提出的计算公式能较好反映节点的受力机理,可为该类节点的抗震设计和地震后的加固提供理论依据。     

型钢高延性混凝土短梁抗剪性能试验研究

提出采用高延性纤维混凝土改善型钢高强混凝土短梁的抗剪性能和变形能力,设计了6个高延性纤维混凝土梁（其中4个为型钢高延性混凝土短梁,2个为高延性混凝土短梁）试件和作为对比的3个混凝土梁（其中1个为型钢混凝土短梁,2个为普通混凝土短梁）试件,通过静力试验研究不同剪跨比高延性混凝土梁的破坏形态、受剪承载力和变形能力。试验结果表明：采用高延性纤维混凝土,可显著提高短梁的受剪承载力和变形能力,实现延性剪切破坏模式;发生挤压破坏的型钢高延性混凝土短梁,受剪承载力高、延性好,破坏以后仍具有较好的完整性;与型钢混凝土短梁相比,发生剪切黏结破坏的型钢高延性混凝土短梁损伤程度较小,试件破坏以后仍具有较高的剩余承载力。建立了型钢高延性混凝土短梁的受剪承载力计算式,计算结果与试验结果吻合较好。     

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 表明:CFST柱剩余承载力与撞击能、长径比呈负相关,与约束效应系数呈正相关,轴压比对CFST柱的承载能力影响存在变异性;得到受损CFST柱剩余承载力与4种影响参数的计算公式.基于最大位移、剩余承载力两种评估指标建立以撞击质量、撞击速度为主控影响参数的损伤等级评估曲线,根据撞击质量、速度的组合点所在损伤等级评估曲线的位置,可快速判定受损CFST柱的损伤等级.