碳纤维增强方钢管混凝土压弯构件的静力性能(Ⅱ)——机理分析与承载力

应用ABAQUS软件对碳纤维增强方钢管混凝土(S-CF-CFRP-ST)压弯构件的工作机理进行分析,分析结果表明:随着荷载的增加,S-CF-CFRP-ST压弯构件从全截面受压到部分截面受拉;钢管在柱中截面首先屈服,然后向端板发展;横向受拉的CFRP对试件起到了很好的约束作用。钢管与核心混凝土的相互作用力沿纵向在试件中截面最大,向两端部逐渐减小;沿截面边长在转角处最大,向中点逐渐减小。黏结强度对试件弹性阶段的刚度、承载力及钢管与混凝土之间的相互作用力影响不大。不同加载路径对试件静力性能的影响也不显著。提出了S-CF-CFRP-ST压弯构件的承载力相关方程,计算结果与试验结果吻合良好。     

钢管高性能混凝土压弯构件的静力性能(Ⅰ):试验研究及有限元模拟

为给辽宁省地方标准的编制提供依据对钢管高性能混凝土压弯构件的静力性能展开研究。通过对24个试件(内填自密实混凝土的立方试块抗压强度标准值为96 MPa)的静力试验,发现钢管高性能混凝土压弯构件的轴力-挠度曲线可以分为弹性阶段、弹塑性阶段和下降段。试件挠曲线接近正弦半波曲线,钢管纵向应变基本符合平截面假定,环向受压的钢管对混凝土没有约束力。应用有限元法模拟试件的轴力-挠度曲线和变形模态,模拟结果与试验结果吻合良好。总体而言,钢管高性能混凝土压弯构件与普通钢管混凝土压弯构件在静力性能方面没有本质区别。     

圆CFRP-钢管混凝土压弯构件静力性能试验研究

进行了32个圆CFRP-钢管混凝土压弯构件的试验研究。结果显示,构件的载荷-中截面挠度曲线可以分为弹性阶段、弹塑性阶段和下降阶段,构件的破坏属于延性破坏。分析表明,从加载之初直到极限荷载,钢管和CFRP在纵向和环向都可以协同工作,环向应变沿截面周边分布不均匀;钢管纵向应变沿截面高度的分布基本符合平截面假定;纵向受压的钢管存在内力重分布过程,纵向受拉区钢管对核心混凝土的环向约束效果不显著;构件的挠曲线大致为正弦半波曲线。采用纤维模型法分析圆CFRP-钢管混凝土压弯构件的荷载-中截面挠度曲线,分析结果与试验结果吻合较好且偏于安全。     

方钢管混凝土压弯构件力学性能及承载力的研究

利用轴压方钢管混凝土中钢和混凝土的应力－应变关系模型，采用数值分析方法对方钢管混凝土压弯构件进行分析，分析结果和试验结果吻合良好。     

矩形钢管混凝土双向压弯构件的理论与试验研究

对9根方形、矩形钢管混凝土在轴压、单向压弯及双向压弯受力状态下的力学性能进行了研究。构件的主要变化参数为加载角度和截面长宽比。试验结果表明:在受力过程中构件存在扭转,构件绕弱轴的跨中挠度和绕强轴的跨中挠度比值随着荷载的增加而增大,说明在受力过程中构件绕弱轴的刚度不断降低。编制了数值分析程序,采用纤维模型法分析矩形钢管混凝土在双向压弯受力状态下的力学性能,分析过程中考虑了截面变形轴扭转对构件力学性能的影响,理论分析结果和试验结果吻合良好。利用所编制的数值分析程序,分析了在不同加载角度和截面长宽比下变形轴扭转对构件力学性能的影响。分析结果表明:加载角度为45°时,扭转对构件承载力的降低幅度最大,达到20%以上;随着截面长宽比的增加,截面变形轴扭转会明显降低构件的承载力,截面长宽比越大,承载力的降低幅度也越大。     

钢管高性能混凝土受弯构件的静力性能(Ⅰ):试验研究及有限元模拟

为给辽宁省地方标准的编制提供依据,对钢管高性能混凝土受弯构件的静力性能展开研究。通过18个试件(内填自密实混凝土的立方试块抗压强度标准值为96 MPa)的静力试验,发现钢管高性能混凝土受弯构件的跨中弯矩-曲率曲线可以分为弹性阶段、弹塑性阶段和下降段。试件挠曲线接近正弦半波曲线,钢管纵向应变基本符合平截面假定,环向受压的钢管对混凝土没有约束力。应用有限元法模拟了试件的跨中弯矩-曲率曲线和变形模态,模拟结果与试验结果吻合良好。总体而言,钢管高性能混凝土受弯构件与普通钢管混凝土受弯构件在静力性能方面没有本质区别。     

方钢管混凝土压弯构件截面强度的简化计算公式

本文利用极限理论推导了单向压弯时方钢管混凝土构件截面强度的Ｎ－Ｍ相关关系,进而提出了单向及双向压弯时截面强度的简化计算公式。并将数值分析结果及试验值与公式值进行了比较,证明了简化计算公式的适用性。     

预应力方钢管混凝土压弯构件承载力分析

通过三维非线性有限元分析对不同布索预应力方钢管混凝土压弯构件进行承载力分析。同时对分析结果和理论公式结果进行分析、整理、比较，提出最佳参数组合，为实际工程提供理论数据。     

钢管高强混凝土压弯构件抗震性能的试验研究

本通过对8根钢管高强混凝土压弯构件试件在恒定轴力和水平周期反复荷载作用下抗震性能的试验研究，阐述了混凝土强度、轴压比和含钢量对钢管高强混凝土压穹构件延性性能的影响．由试验结果分析了影响构件延性性能的主要原因及因素。并提出建议。     

双向压弯方钢管高强混凝土构件滞回性能试验与分析

进行了4个双向压弯方钢管高强混凝土构件在低周反复荷载作用下的试验研究。试验中的主要参数为轴压比(0.433～0.624)、宽厚比(30和50)和长细比(18.5和25.4)。试验结果表明,随轴压比的提高,构件的承载力和延性降低,随钢管宽厚比的增加,构件的承载力提高;试件的位移延性系数μ=3.63～5.18,抗震性能良好。利用纤维模型法计算了构件的荷载位移滞回曲线,计算结果与试验结果吻合较好。进行了压弯构件的截面参数分析,研究了轴压比、套箍系数、加载角度和荷载类型对构件滞回性能的影响。建立了方钢管混凝土压弯构件的弯矩曲率和荷载位移恢复力模型,基于恢复力模型的计算结果与试验结果吻合较好,可为结构的弹塑性动力分析提供参考。     

CFRP加固混凝土梁端钢板锚固分析

研究碳纤维布加固钢筋混凝土梁端部的锚固构造,以解决现行端部锚固构造做法较少且较复杂的问题。对钢板锚固的梁进行水平荷载作用下的试验研究及有限元分析。通过分析试件及对比件的受力、变形及破坏特征等,从而对锚固效果进行研究。结果表明钢板锚固效果良好。     

碳纤维布加固钢梁拼接节点的试验研究和有限元分析

通过碳纤维布加固钢梁高强螺栓拼接节点的静载试验,考察了影响加固效果的主要因素和钢梁的破坏形态。运用ANSYS有限元分析软件,建立考虑接触摩擦与预紧力的钢梁螺栓拼接节点有限元分析模型,并进行数值模拟,分析碳纤维布加固的螺栓节点对钢梁的屈服荷载和刚度的影响。有限元分析结果和试验结果均表明加固措施的有效性。     

方钢管混凝土轴心受压柱耐火极限的有限元分析

用大型有限元软件ABAQUS建立方钢管混凝土柱三维有限元模型 ,采用热 力耦合的方法进行轴心受压柱耐火极限的非线性分析。用参数化手段 ,得出各个参数对耐火极限的影响 ,并得出耐火极限公式     

新型钢管混凝土柱-钢梁节点非线性有限元分析

针对以往钢管混凝土柱梁节点受力性能及应用中的缺陷,提出梁通柱断式新型加强环节点型式。通过ANSYS有限元软件分析其受力性能、节点破坏形态、承载力以及节点各参数对其约束刚度的影响,证明其能够实现“强柱弱梁”和塑性铰形成于环与梁交角处的抗震设计理念,具有较好的适用性。     

方钢管混凝土柱隔板贯通节点静力拉伸试验及有限元分析

对于方钢管混凝土柱隔板贯通节点,通过静力拉伸试验和非线性有限元模拟,考察隔板贯通节点的承力机制和破坏形式。结合荷载-位移曲线、试件承载力等数据结果对比,验证有限元模拟与静力拉伸试验结果的一致性。对于静力拉伸荷载作用下的隔板贯通节点,其破坏形式表现为钢梁破坏、焊缝破坏或节点域破坏;钢梁传来的拉伸荷载在节点域内主要依靠方钢管柱壁和隔板传递;方钢管柱壁的塑性区主要集中在柱壁与贯通隔板相交线处附近;贯通隔板的塑性区,主要集中在隔板浇筑孔中心与透气孔中心的连线、透气孔中心与方钢管柱壁角部的连线附近。     

钢管混凝土抗剪性能试验研究

在建研院实验室进行了58个钢管混凝土抗剪试件的试验研究, 试验考虑了剪跨比、轴压力、套箍指标等多种参数的影响, 剪跨比分别为1. 0, 0. 5, 0. 4和0 .14, 轴压比分别为0, 0 .2和0. 4, 并采用了不同的钢管规格和混凝土强度等级, 详细研究了相关参数的影响, 并推荐了钢管混凝土柱的受剪承载力计算公式。     

方钢管混凝土柱-钢梁刚性节点研究综述

综合国内外的相关资料,介绍了方钢管混凝土柱-钢梁刚性节点的各种形式,并就各种节点形式的特点、受力性能及研究现状做了阐述。最后,对方钢管混凝土柱-钢梁节点的进一步研究工作做了探讨。     

考虑混凝土浇筑过程的钢管混凝土水平构件受压性能非线性有限元分析

考虑了钢管混凝土构件中钢管的套箍作用,通过合理选择钢管和混凝土材料的本构关系,利用非线性有限元分析来模拟试验结果。最后着重对比了不同施工加载过程对钢管混凝土水平构件轴压性能的影响。     

CFRP筋嵌入式加固受弯构件有限元分析

利用有限元软件Abaqus建立CFRP筋嵌入加固受弯混凝土梁模型,对加固后钢筋混凝土梁的受弯性能进行有限元分析。分析了CFRP筋不同嵌贴长度对加固梁抗弯性能的影响。探讨了加固梁的承载力、挠度、CFRP筋和钢筋的应力、应变等力学特性。结果显示,用CFRP筋嵌入法加固混凝土梁能够较好的提高混凝土梁的极限承载力,有效的提高了梁的刚度,减小了梁的变形。     

薄壁方钢管混凝土梁柱节点抗震性能试验研究

以轴压力为主要参数,对两种形式共6个薄壁方钢管混凝土柱-空心方钢管梁节点进行滞回性能的试验研究。通过试验,研究试件的破坏模式、滞回特性、延性及耗能能力等重要抗震性能指标。结果表明:直接焊接节点破坏主要由梁与柱的焊接处断裂引起,螺栓贯穿式连接节点主要发生梁与端板的焊接处断裂和端板与柱的连接焊缝拉裂;轴力对直接焊接节点的抗震性能指标影响较大,而对螺栓贯穿连接节点的影响不是很明显;螺栓贯穿式连接节点的初始刚度和极限承载力都比直接焊接节点要弱,但其屈服平台相对较长,达到极限承载力后其承载能力下降也相对缓慢,延性较好,耗能能力较强;螺栓贯穿式连接节点在破坏时由焊接端板构成第二道防线,对结构抗震更为有利。