冻融循环作用后圆钢管混凝土界面粘结性能试验研究

为研究冻融循环作用后圆钢管混凝土界面粘结滑移性能,以冻融循环次数、钢管壁厚、混凝土强度为变量,设计21个试件进行推出试验,分析冻融损伤后圆钢管混凝土柱粘结强度、荷载—滑移及钢管应变的变化规律。结果表明：经冻融循环作用后圆钢管混凝土柱的荷载—滑移曲线与未经冻融试件趋势相似,均可分为上升段、下降段、残余段;受冻融循环作用影响的圆钢管混凝土柱界面粘结性能下降,粘结强度与冻融循环次数成反比,界面滑移量总体呈上升趋势;增大套箍系数可增大试件界面粘结强度,提高圆钢管混凝土柱抗冻性能。根据试验结果,提出考虑冻融循环次数和套箍系数的圆钢管混凝土柱粘结强度计算表达式,计算结果与试验结果吻合良好。     

钢管再生混凝土长柱轴压受力性能试验研究

进行6根圆钢管再生混凝土长柱轴压的静力加载试验,观察试件受力的全过程和破坏形态,绘制出各试件的荷载-变形和荷载-应变关系曲线,分析长径比和套箍系数2个变化参数对试件变形和承载力的影响规律,采用国内外相关规程计算各试件的极限承载力并与实测值进行对比。结果表明:钢管再生混凝土轴压长柱受力过程经历了弹性阶段、弹塑性阶段和塑性下降阶段,均为弹塑性失稳破坏;长径比和套箍系数对钢管再生混凝土轴压长柱的受力性能均有影响,其中套箍系数影响较大;最后对于钢管再生混凝土长柱轴压的承载力计算及构件的设计提出建议。     

钢管钢骨混凝土轴压短柱受力全过程分析

目的 分析轴心受压下组合柱的全过程曲线,探讨钢管钢骨混凝土轴压短柱的静力性能.方法 修正核心混凝土本构关系模型,采用合成法编制钢管钢骨混凝土轴压短柱的非线性分析程序,利用由此得到的全过程曲线分析配骨指标和套箍指标对轴压短柱力学性能的影响.结果 根据非线性程序得到的计算结果与试验结果吻合较好,由全过程曲线可知,当套箍指标θ1.0时,钢管对混凝土的3向约束作用明显增强,轴心抗压强度明显提高;当配骨指标P0.8时,曲线的后期承载力缓慢上升.结论 增加钢管的套箍指标可提高核心混凝土的抗压强度,进而提高承载力;增加钢骨的配骨指标可改善组合柱的后期延性.     

一种新型钢-混凝土组合短柱轴压性能的有限元分析

为了改善空间钢构架混凝土柱轴压性能,提出一种新型钢-混凝土组合结构——内埋方形钢管空间钢构架混凝土柱.为了进一步研究该新型钢-混凝土组合柱的轴压受力性能,以角钢肢长、缀条间距、方钢管宽厚比、混凝土强度等级、钢材强度等级等为设计参数,利用ABAQUS有限元分析软件建立非线性有限元模型,并对内埋方形钢管空间钢构架混凝土短柱轴压性能进行模拟分析.分析结果表明,影响内埋方形钢管空间钢构架混凝土短柱轴压性能的主要影响因素,可以用方钢管混凝土套箍指标和空间钢构架混凝土约束影响系数来表示,其轴压承载力与方钢管混凝土套箍指标和空间钢构架混凝土约束影响系数大致呈线性变化.     

用于海洋平台结构的钢管混凝土摇摆柱构造性能试验研究

为研究摇摆柱海洋平台结构的摇摆柱构造形式,研究制作了10个组合型钢管混凝土构件,采用圆钢管、圆钢管-工字钢、圆钢管-圆筒、方钢管、方钢管-工字钢、方钢管-圆筒6种截面形式进行三点弯曲试验.研究了不同形状、截面形式的组合型钢管混凝土在三点弯曲试验过程中的破坏过程,包括破坏形态、承载能力和变形能力;并且通过局部横纵比和局部应变分析加载后试件内部变化和受力特征.试验结果表明:试件在加载过程中,钢管与混凝土以及钢管混凝土中内置的型钢在不同阶段有着不同的受力特征和协同工作机理;圆钢管混凝土更有利于钢管对混凝土发挥套箍作用,从而提高构件承载能力和变形能力;内置圆筒的双圆筒截面形式构件抗剪性能最好.     

空间钢构架-钢管混凝土组合柱偏心受压性能的有限元分析

在空间钢构架混凝土柱中,内埋圆形钢管形成空间钢构架-钢管混凝土组合柱.为了探索该新型组合柱的偏心受压性能,在试验研究基础上,采用ABAQUS有限元分析软件,建立空间钢构架-钢管混凝土组合柱偏心受压性能的非线性有限元模型,在模型验证基础上,考虑钢管混凝土套箍指标、空间钢构架混凝土约束影响系数、偏心距等参数,对组合柱偏心受压性能进行模拟分析.结果表明,随着空间钢构架弦杆配筋率、空间钢构架混凝土约束影响系数、内埋钢管配骨率、内埋钢管混凝土套箍指标等增大,组合柱偏心受压承载力提高,且小偏心受压时其提高幅度要比大偏心受压时显著.     

圆钢管RPC轴压短柱有限元分析与承载力计算

圆钢管RPC柱可为大跨、高层与高耸建筑、重载工程建设提供性能优越的竖向构件.现有圆钢管RPC轴压短柱承载力计算公式适用于直径不大于152 mm的钢管RPC柱,对大直径钢管RPC柱,计算值偏大.为研究大直径圆钢管RPC轴压短柱承载力计算公式,利用ABAQUS有限元软件,建立了圆钢管RPC轴压短柱分析模型,完成了134种钢管RPC轴压短柱受力全过程分析,研究了RPC相对约束应力与钢管位移曲线的关系,揭示了套箍系数、核心RPC强度等对其荷载-位移曲线的影响规律.结果表明:当套箍系数小于0.5时,钢管RPC柱荷载-位移曲线不存在强化段;当套箍系数大于0.5时,钢管RPC柱荷载-位移曲线出现强化段;当套箍系数达到1时,强化段极限荷载相对于承载力的提升将超过30%,延性更好.相同截面尺寸的圆钢管RPC柱,随核心RPC轴心抗压强度降低,其横向变形系数增大,钢管对核心RPC的约束作用增强.基于试验和数值分析结果,提出了直径达560 mm圆钢管RPC轴压短柱极限承载力计算公式.     

钢管混凝土轴压短柱界限套箍系数

基于统一强度理论,借助钢管混凝土轴压短柱极限承载力计算公式的推导,得出了极限状态时钢管和混凝土之间的侧压力,提出了界限套箍系数的概念,并给出界限套箍系数的计算公式,同时分析了不同套箍系数时钢管的三向应力和钢管混凝土短柱的轴压应力-应变曲线出现不同发展趋势的原因,且理论分析得出的结论与相关文献的试验结果一致,说明分析过程的合理性;最后对影响因素进行了分析,根据分析结果提出了实用建议,并发现相关参考文献的界限套箍系数为该研究结果的特例。     

方钢管-钢骨混凝土偏压柱正截面承载力分析

为了进一步研究方钢管-钢骨混凝土偏心受压柱的力学性能,采用叠加法推导了其在钢管、钢骨受拉、受压区屈服条件下的承栽力计算公式;分析了长细比、偏心率、套箍率、配骨率等参数对偏压构件承载力的影响;通过算例对偏压柱正截面承载力的计算过程进行了演示。结果表明：偏心率的增大使承载力迅速降低;随着长细比的增加,构件的承载力呈直线下降;套箍率、配骨率的增加可以显著提高构件的承载力;得出的偏压承载力的计算公式可用于承载力复核,为方钢管一钢骨混凝土偏压柱设计提供参考。     

方钢管高强混凝土轴压短柱的试验研究

进行了24根方钢管高强混凝土轴压短柱的试验研究,采用的混凝土强度fcu^10为59．7～79．6MPa．通过实验分析了混凝土强度、含钢率和套箍系数对方钢管高强混凝土试件力学性能的影响．研究结果表明,混凝土强度是决定方钢管高强混凝土轴压短柱破坏模式的主要因素,混凝土强度较低时试件表现为腰鼓形破坏,随着混凝土强度的提高,试件的破坏模式由腰鼓形向剪切形转变;钢管截面宽厚比70时,达到极限承载力之前钢管出现明显的局部鼓曲现象;混凝土强度提高系数随着套箍系数的增加而增大．     

混凝土强度对GFRP-混凝土-PVC管柱的轴压影响分析

在酸碱化学环境和潮湿环境中钢管容易被侵蚀,为提高结构的耐久性和承载力,在研究钢管混凝土柱和GFRP管混凝土柱的基础上,提出了GFRP-混凝土-PVC管新型组合柱。设计了一个GFRP-混凝土-PVC管组合柱,分析了组合柱的轴压力学性能,运用ANSYS对GFRP-混凝土-PVC管组合柱在不同混凝土强度等级下的轴压性能进行了数值分析。分析结果表明,随着混凝土强度的提高,GFRP-混凝土-PVC管组合柱的极限承载力提高,呈非线性变化,但承载力增长的速率减小;随着混凝土强度等级的提高,GFRP外管对核心混凝土的约束套箍效果降低,混凝土强度等级为C30时,组合柱约束能力最大,约束系数为2.31。     

Experimental investigation of seismic performance of concrete-filled glass fiber reinforced polymer tubular columns

A reinforced concrete (RC) column and four concrete filled GFRP tubular columns,which are subjected to combined axial compression and lateral cycle loading,were tested in order to investigate the seismic performance of composite construction concrete filled glass fiber reinforced polymer (GFRP) tubular (CFFT) columns.The results indicated that concrete-filled GFRP tubular columns exhibit considerable influence over the seismic performance of columns by providing hoop confinement to the core concrete.The concrete filled GFRP tubular columns exhibit significant improvement over traditional RC columns in both ultimate strength and ductility.Different column-footing connection modes do not affect the strength and ductility of concrete filled GFRP tubular columns.The strength of concrete filled GFRP tubular columns under high axial compression load conditions are slightly increased,however,ductility declined.     

竹筋CFRP箍筋混凝土短柱受压性能的有限元分析

为倡导绿色建筑,制成了用竹条做骨架、碳纤维做箍筋的一种经济环保的混凝土柱．针对该混凝土柱的轴心受压力学性能和延性,采用ANSYS非线性有限元软件对其进行了模拟分析．通过软件分析表明：竹筋CFRP箍筋混凝土柱的承载力和延性均高于普通混凝土柱,CFRP箍筋提高了竹筋混凝土裂化后的承载能力;与钢筋混凝土柱相比,箍筋间距相同时配筋率为3％的竹筋CFRP箍筋混凝土柱的承载力和延性分别是配筋率为2％的钢筋混凝土柱的l.03倍和1．02倍,是配筋率为3％的钢筋混凝土柱的0．93倍和0．89倍;在适筋范围内竹筋CFRP箍筋混凝土柱的抗压性能随箍筋间距的增大而降低．     

SC梁与CCSHRC柱端板螺栓连接节点试验

为了验证钢与混凝土组合梁（SC梁）与高强复合连续螺旋箍约束钢筋混凝土柱（CCSHRC柱）节点的受力机理及抗震性能,对足尺的端板螺栓连接的SC梁与CCSHRC柱节点试件进行了低周反复荷栽试验,对节点的抗震受剪承载力进行了分析,并根据试验结果得到了节点核心区抗震受剪承载力的计算公式。结果表明：组合节点受力合理,破坏前梁端形成明显的塑性铰,同时由于高强螺栓预压力的存在以及钢板箍的约束作用,使得核心区混凝土处于三轴受压应力状态,抗震受剪承载力显著提高,大大改善了节点区的抗剪能力,同时也增大了节点的刚度,所得抗震受剪承栽力的计算公式可供实际工程参考。     

Behavior of eccentrically loaded concrete-filled GFRP tubular short columns

The glass fiber reinforced polymer (GFRP) tube is an effective material that can increase the bearing capacity and ductility of concrete.To study the mechanical behavior of this composite structure,twe...     

方形高强钢管混凝土叠合柱轴压极限承载力分析

对于新提出的方形高强钢管混凝土叠合柱的极限承载力,基于统一强度理论,考虑中间主应力和材料拉压比的影响,引入有效约束系数和非有效约束系数并考虑箍筋对钢管外混凝土约束作用的不同,把钢管外箍筋约束混凝土划分为有效约束区和非有效约束区,将方形截面等效为圆形截面以考虑钢管核心混凝土受到的钢管和外围钢筋混凝土的双重约束效应,提出了方形高强钢管混凝土叠合柱的一种新的轴压极限承载力计算方法。将所得理论计算结果与文献试验结果进行对比,吻合良好,证明了公式的正确性。对各参数的影响规律分析表明,方形高强钢管混凝土叠合柱的承载力随着侧压系数、中间主应力影响系数、材料拉压比和纵向配筋率的增大而增大,随着钢管径厚比的增大而减小。     

锈蚀钢筋混凝土简支梁受剪承载力计算

采用桁架~拱模型推导了箍筋和纵筋锈蚀的简支梁斜截面受剪承载力理论计算公式,该公式较好地考虑了剪跨比、配箍率、箍筋锈蚀程度、纵筋锈蚀程度对锈蚀钢筋混凝土简支梁斜截面受剪承载力的影响,与试验结果符合较好。进一步提出了锈蚀钢筋混凝土简支梁斜截面受剪承载力实用简化计算公式,与试验结果对比表明简化计算公式合理,可供工程应用参考。     

复合钢管混凝土轴压柱承载机理分析

基于混凝土的塑性损伤模型对外方内圆型复合钢管混凝土柱轴压试件的承载机理进行研究,对比了复合钢管混凝土柱和单钢管混凝土柱在加载过程中横截面上混凝土的纵向应力分布规律,揭示了该组合构件的承载机理:复合钢管混凝土柱中核心混凝土受到内外层钢管的双重约束作用,因此,核心混凝土的轴向应力比单钢管混凝土柱的纵向应力大,极限承载力也随之增大;但夹层混凝土的纵向应力与单管混凝土纵向应力两者相差不大;在此基础上分析钢管壁厚及混凝土强度等级等参数对复合柱力学性能的影响.     

钢纤维高强砼与高强砼框架节点抗震性能分析

在四榀高强混凝土框架节点及两榀钢纤维高强混凝土框架节点缩尺模型抗震性能试验的基础上．对高强混凝土框架节点和钢纤维高强混凝土框架节点梁端抗弯承载力、梁端抗剪承载力、位移延性及耗能性能进行了分析．结果表明，钢纤维高强混凝土材料能明显提高节点的初裂值及抗剪承载力，有较好的延性。从而可以在核心区少配箍筋．甚至不配箍筋．这样既保证了抗震性能要求．又解决了框架节点区钢筋密布而带来的施工困难．有良好的经济效益。     

Numerical Modeling on Seismic Performance of Castellated Composite Beam-Reinforced Concrete Column Connection

蜂窝组合梁与混凝土柱节点性能的数值模拟

马宏伟,王俊杰,王扬

（华南理工大学 亚热带建筑科学国家重点实验室,广州510640）

中文说明:

由蜂窝组合梁和复合螺旋箍筋混凝土柱组成的混合结构能够充分利用钢材和混凝土材料的特性。为了在实际应用中推广这种结构形式,提出一种梁贯通式梁柱节点。通过对两个1/2缩尺节点试件的试验,建立了梁柱节点的三维有限元模型。分别采用连杆单元和实体单元对纵向钢筋、混凝土梁和柱进行模拟。研究了扩张比、腹板开孔位置和钢梁原始高度等参数对钢梁的影响。结果表明,节点具有较高的初始刚度。钢梁的扩张比对节点的极限承载力有较大的影响。对于钢梁扩张比为1.4的节点模型,节点极限承载力的最大增量可达28%。为防止钢梁在腹板开孔附近发生局部屈曲破坏,钢梁的扩张比不应大于1.3。

关键词：蜂窝组合梁;梁柱节点;有限元分析;扩张比