钢骨-钢管高强混凝土轴压短柱力学性能和承载力研究

提出了一种重载柱设计的新模式,即钢骨钢管混凝土组合柱.该组合柱是将钢骨插入钢管中,然后内填混凝土形成.通过组合柱的轴心受压试验,研究了钢骨钢管高强混凝土组合轴压短柱的工作机理和特性,讨论了影响这种组合轴压短柱性能的主要因素,并对这种构件进行数值分析;结果表明,这种新型组合柱具有较高的承载力和良好的延性.根据试验结果,给出了适用于这种组合轴压短柱的承载力计算公式,其公式计算结果与试验结果、数值计算结果吻合较好.     

部分包裹混凝土复合柱的轴心受压性能

通过9个部分包裹混凝土组合短柱轴心受压性能的试验,对这种组合短柱的破坏模式和影响其极限承载力的因素进行了研究.试验设计分别考虑了含钢率、钢系杆间距对构件性能的影响.试件截面尺寸为200 mm×200 mm,长度均为800 mm,钢系杆直径取为10 mm.研究结果表明,这种组合短柱的破坏模式是翼缘局部屈曲,混凝土被压碎.横向系杆的设置加强了对混凝土的约束,系杆间距越小越能提高柱子的延性,但是在达到极限荷载之前,系杆应力并未达到屈服.基于试验研究结果,建立了轴压短柱承载力计算公式,可以用来预估组合柱的极限承载力.     

CFRP-钢管混凝土组合短柱的轴压试验

介绍了CFRP-钢管混凝土组合短柱的制作流程,通过8根CFRP-钢管混凝土组合短柱和4根钢管混凝土组合短柱的轴向极限承载力的试验研究,来了解CFRP-钢管混凝土组合短柱的受力特性,并对这两种组合短柱在轴向荷载下的荷载-应变关系曲线进行比较,发现CFRP会使组合柱在屈服后的曲线有一个下降后又缓慢上升的过程,其程度会随着CFRP的层数改变.给出了外围钢筋混凝土套筒对CFRP-钢管混凝土组合短柱承载力的增强效果曲线以及钢管和CFRP的荷载-应变关系曲线,结果表明:钢管和CFRP可以保持协同工作.     

内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压短柱试验

目的研究内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压短柱的受力性能.方法对12根内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压短柱进行静力加载试验,通过绘制轴压短柱的荷载-应变曲线,对比了不同CFRP配置率的情况下,承载力的提高程度,并对这种新型组合结构进行了经济性能分析.结果内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压短柱的受力全过程分为5个阶段;试件承载力随CFRP与钢管配置率增加而增大;在相同承载力情况下,比方套圆中空夹层钢管混凝土柱的经济性能更为优越.另外,由于内置CFRP圆管有效地约束了核心混凝土,改善了方钢管的角部应力集中现象,3种材料能够较好地协同工作.结论这种新型组合结构充分发挥了3种材料的优点,可有效提高柱子承载力,为促进其在工程中的应用提供一定的理论依据.     

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...     

轴心受压圆截面钢-CFRP-混凝土组合短柱内力分析

推导出轴心受压圆截面钢-CFRP-混凝土组合短柱中混凝土、CFRP管和钢管各方向上的应力与轴向压力之间的关系式,掌握轴心受压时组合短柱内部的受力情况。根据弹性力学理论中的厚壁圆筒分析理论、薄壁圆筒分析理论及变形协调关系分析在轴向压力作用下圆截面钢CFRP混凝土组合短柱的受力情况。由所推导出的公式可见,在线弹性范围内组合短柱各部分所受的应力与组合短柱所承受的轴向压力成正比,并与钢管和CFRP管的厚度、弹性模量、混凝土的截面尺寸、泊松比、弹性模量有着密切的联系。     

H型钢部分包裹混凝土组合短柱偏心受力性能研究

对6根焊接普通H型钢部分包裹混凝土组合短柱进行了偏心受压试验的研究,主要考虑含钢率、翼缘宽厚比等因素.试验结果表明,钢与混凝土能够很好地协同工作,达到最大荷载前,翼缘没有发生局部屈曲.这种组合结构柱最终的破坏模式为混凝土压碎,横向系杆间翼缘发生局部屈曲.     

轴心受压组合T形短柱力学性能数值模拟分析

为研究轴心受压组合T形短柱力学性能,运用有限元软件ABAQU S建立有限元模型,考虑钢管厚度、混凝土强度和钢材强度等级以及肢厚的影响,对轴心受压钢管混凝土组合T形短柱的荷载-变形关系曲线进行模拟分析,并比较分析组合T形柱与普通T形柱的承载力与破坏形态。结果表明,组合T形柱极限承载力与钢材面积及屈服强度、混凝土面积及圆柱体抗压强度成正比;组合T形短柱的承载力比普通T形短柱的高,达到极限承载力时的变形更大,延性更好。     

轴心受压钢骨方钢管高强混凝土组合短柱承载力

为研究钢骨方钢管高强混凝土组合短柱轴心受压力学性能,基于合理选取钢材和混凝土本构关系以及正确定义单元类型、模型接触、加载边界条件和加载方式,采用大型通用有限元软件ABAQUS建立钢骨方钢管高强混凝土组合短柱轴心受压有限元模型,通过后处理得到组合短柱的荷载纵向应变关系曲线,并与试验的荷载纵向应变曲线进行对比分析。分析了典型试件受力全过程以及最终破坏形态,同时比对了不同类别组合短柱轴心受压承载力简化计算公式,最后给出最优简化计算公式。     

FRP-钢夹层复合管混凝土桥墩轴压承载力试验

为改善现有钢管混凝土不耐腐蚀以及FRP约束钢管混凝土施工复杂的缺点,提出一种新型组合构件:FRP-钢夹层复合管混凝土.为探究其受力性能,进行了FRP-钢夹层复合管混凝土柱式桥墩轴压试验研究,并与FRP约束钢管混凝土以及钢管混凝土进行对比,分析3种结构形式的受力性能和破坏模式.试验结果表明:钢管混凝土短柱因含钢率较低而发生剪切破坏,而FRP-钢夹层复合管混凝土短柱与FRP约束钢管混凝土短柱由于外部FRP的附加约束作用均产生腰鼓型破坏; FRP约束钢管混凝土短柱树脂基体被挤压破碎,而FRP-钢夹层复合管混凝土短柱由于夹层的存在未发生树脂基体的挤压破碎;与FRP约束钢管混凝土短柱相比,由于夹层灌浆料的作用,FRP-钢夹层复合管混凝土短柱承载力提高35.3%,极限变形提高22.5%.此外,在现有钢管混凝土和FRP约束混凝土承载力计算公式基础上得到了FRP-钢夹层复合管混凝土短柱的承载力计算公式,计算结果与试验值吻合良好.     

叠合柱边框内藏钢桁架带洞口组合核心简抗震性能研究

提出了钢管混凝土叠合柱边框内藏钢桁架混凝土组合核心筒,为了解该新型多重组合带洞口核心筒的抗震性能,进行了1个钢管混凝土叠合柱边框带洞口混凝土组合核心筒和1个钢管混凝土叠合柱边框内藏钢桁架带洞口混凝土组合核心筒的低周反复荷载试验研究,2个试验模型按原型结构的1/6缩尺.在试验研究基础上,分析比较了2个核心筒的滞回特性、承载力、延性、刚度衰减、耗能能力和破坏形态.结果表明,与钢管混凝土叠合柱边框带洞口混凝土组合核心筒相比,钢管混凝土叠合柱边框内藏钢桁架带洞口混凝土组合核心筒的抗震性能显著提高,建立了其承载力简化力学模型,计算结果与试验结果符合较好.     

型钢混凝土边框内藏开洞钢板组合剪力墙抗震性能

为研究型钢混凝土边框-开洞钢板-混凝土组合剪力墙的抗震性能,进行了5个不同设计参数、不同构造措施剪力墙试件抗震性能比较试验研究.各试件的剪跨比均为1.5,采用低周反复荷载加载.基于试验,对比分析了各试件的承载力、刚度、延性、滞回耗能和破坏特征等.研究表明:与普通钢筋混凝土剪力墙相比,型钢混凝土边框内藏钢板组合剪力墙承载力高、延性好、刚度退化慢、耗能能力强;适当的内藏钢板厚度可改善型钢混凝土边框内藏钢板剪力墙的抗震性能;内藏钢板厚度相同时,设拉结钢筋试件的抗震性能优于焊接栓钉的试件.基于试验提出了型钢混凝土边框内藏钢板剪力墙的承载力计算模型,计算结果与实测值接近.     

几种钢-高强混凝土柱轴压试验研究

通过双钢管高强混凝土柱、单钢管高强混凝土柱、钢管芯钢筋高强混凝土柱以及型钢芯钢筋高强混凝土4种组合柱轴压静载试验,得出了各种组合柱的荷载一位移曲线,分析了组合柱的工作及破坏机理,比较了组合柱的轴压承载力并对其轴压性能作了试验对比分析,对相关研究和设计具有一定的参考价值。     

钢骨-方钢管混凝土轴压柱稳定承载力分析

钢骨-方钢管混凝土柱是一种组合柱设计模式,采用切线模量理论对该组合柱轴向受压稳定承载力进行分析.以核芯混凝土、方钢管和钢骨的应力-应变模型为基础,通过纵向变形协调和内外力平衡条件建立组合柱切线模量临界载荷的计算方法.由于核芯混凝土的应力-应变模型包含了方钢管的约束作用,因此该方法体现了组合柱中钢与混凝土之间的相互影响.7组轴心受压钢骨-方钢管混凝土长柱和41组方钢管混凝土长柱的试验结果表明,该方法可对轴压组合柱的稳定承载力给出良好预测.     

圆CFRP钢复合管混凝土轴压短柱试验研究

通过对8根圆CFRP(碳纤维增强塑料)钢复合管混凝土轴压短柱和4根圆钢管混凝土轴压短柱极限承载力的试验,研究CFRP对圆钢管混凝土轴压短柱的增强效果.分析了钢管约束效应系数和CFRP筒约束效应系数等对圆CFRP钢复合管混凝土轴压短柱极限承载力的影响.在本次试验的参数范围内,CFRP对圆钢管混凝土轴压短柱极限承载力的提高率近似随着CFRP的增加而线性增加;在其它条件相同的情况下,钢管约束效应系数越大,CFRP对圆钢管混凝土轴压短柱极限承载力的提高率越小.     

钢骨-方钢管高强混凝土柱的轴压比限值

以轴压比为主要参数,对14根反复荷载作用下的钢骨-方钢管高强混凝土柱进行研究.结果表明,钢骨的加入使方钢管高强混凝土柱的位移延性系数显著提高,但轴压比仍是影响其组合柱延性的主要因素;组合柱的位移延性系数μ_Δ介于2.54～3.84.这表明当内填混凝土强度很高时,为满足抗震设计的要求,有必要对其轴压比的限值作出规定.通过试验轴压比与设计轴压比的换算,提出在满足组合柱有限延性基础上(μ_Δ≥3)轴压比的限值.     

钢骨-钢管混凝土柱恢复力模型

目的建立能够反映结构或构件动力特性重要参数的恢复力模型,研究钢骨-钢管混凝土柱的抗震性能.方法通过设置不同的试验参数,对5个钢骨-钢管混凝土柱进行了低周反复荷载作用下受力性能的试验研究,并分析了试件的破坏形态.考虑了含骨率和轴压比对构件延性、耗能和强度、刚度退化等的影响,建立了折线型钢骨-钢管混凝土柱的恢复力模型.结果得到不同轴压比和不同含骨率下的荷载-位移滞回曲线,含骨率和轴压比对钢骨-钢管混凝土柱有着明显的影响,随着含钢率的增加,构件的变形能力得到了提高,而轴压比越大,构件的变形能力越差.结论钢骨-钢管混凝土柱多折线恢复力模型的建立为钢骨-钢管混凝土柱的弹塑性时程分析提供了参考.     

钢管煤矸石混凝土轴压中长柱的非弹性屈曲荷载

论述了普通钢管混凝土结构、钢管煤矸石混凝土结构的研究及发展现状．分析了煤矸石作为二次资源代替普通砂石作骨料的可行性．并指出煤矸石混凝土灌入钢管，构成的钢管煤矸石混凝土组合材料在应用于建筑物的竖向承重构件中所具有的优越性；并用切线模量理论推导出计算钢管煤矸石混凝土轴压中长柱非弹性屈曲荷载的计算公式；进行了钢管煤矸石混凝土轴压中长柱的试验测试，将理论计算结果与实验结果进行对比；确定了钢管煤矸石混凝土轴心受压短柱与中长柱以及中长柱与长柱的界限长细比；为将钢管煤矸石混凝土结构应用于工程实践奠定了理论基础．