钢管混凝土弯扭构件的理论分析和试验研究

本考虑不同加载路径，对钢管混凝土弯扭构件进行了深入系统的理论分析。为了验证理论分析结果的正确性，进行了１２个弯扭构件的试验，结果表明，理论分析结果与试验结果吻合良好。论最后还推导了钢管混凝土弯扭构件承载力相关方程，从而使钢管混凝土纯弯、纯扭和弯扭构件承载力设计计算公式相互衔接起来，便于实际应用。     

扭转作用下薄壁离心钢管混凝土的试验研究

主要研究薄壁离心钢管混凝土在扭转作用下的性能和设计方法。薄壁离心钢管混凝土是一种内部具有离心混凝土管的钢管。通过对扭转作用下的薄壁离心钢管混凝土进行试验来研究其性能。试件中采用的混凝土和钢筋的材料性能已经测出,此外还对钢管进行了扭转试验。同时采用现行规范和其他研究者提出的设计方法来预测构件的抗扭强度。结果表明：规范对结构设计强度的预测是保守的,而其他研究者提出的方法并不保守。     

弯-剪-扭耦合荷载作用下钢管混凝土短柱受力性能研究

为研究钢管混凝土短柱在剪切和扭转复合作用下的受力性能,开展了10个钢管混凝土短柱试件在纯扭、弯-剪和弯-剪-扭荷载作用下的拟静力往复加载及单调加载试验,得到了钢管混凝土短柱的荷载-变形曲线和钢管应变分布规律。试验结果表明：钢管混凝土短柱具有良好的承载能力和塑性性能;在纯扭作用下,圆形钢管混凝土短柱在往复扭转荷载作用下钢管发生低周疲劳破坏;方形钢管混凝土短柱在单调及往复扭转荷载作用下钢管面外发生斜向局部屈曲;纯扭往复荷载作用下的钢管混凝土柱的荷载-变形骨架曲线与单调加载下基本一致;在弯-剪及弯-剪-扭复合荷载作用下,在进入塑性工作阶段前截面的轴向变形基本满足“平截面假定”;在弯-剪-扭耦合荷载作用下,短柱的破坏模式取决于弯扭比,在弯扭比较大（为1.90）时,其类似于弯剪破坏,在弯扭比较小（为0.96）时,其类似于扭转破坏。在有限元模拟及大量参数分析的基础上,得到了钢管混凝土短柱的弯-剪-扭承载力相关方程,承载力计算结果与有限元分析结果吻合较好。     

CFRP加固方钢管混凝土在弯-扭荷载作用下的性能研究

为了研究方截面CFRP-钢管混凝土的弯-扭性能,以9个方截面CFRP-钢管混凝土弯扭性能试件的试验研究为基础,利用有限元软件ABAQUS模拟了方CFRP-钢管混凝土扭矩-转角(T-θ)曲线和破坏模态,并将模拟结果与试验结果进行比较。结果表明：模拟与试验结果吻合较好。在验证模型可靠性的基础上,对构件的受力全过程和参数分析进行了研究。在有限元与试验的基础上,提出了方CFRP-钢管混凝土的弯-扭承载力的计算表达式。研究表明：随着混凝土强度、钢材屈服强度和含钢率的提高构件承载力显著增大,随着CFRP层数增加构件承载力略有提高,随着弯矩比的增大构件承载力略有降低,提出的方CFRP-钢管混凝土的弯-扭承载力计算表达式所预测的试件承载力与试验结果基本一致。     

带环向脱空缺陷的钢管混凝土构件在压弯扭复合#br# 受力作用下的滞回性能研究

为研究环向脱空缺陷对钢管混凝土试件在压弯扭复合受力作用下抗震性能的影响,进行了12个钢管混凝土试件（包括8个带缺陷试件、2个无脱空试件以及2个空钢管对比试件）在恒定轴压力和反复弯扭耦合荷载作用下的滞回性能试验。试验主要参数为：脱空率、弯扭比和轴压比。基于试验结果考察了带脱空缺陷的钢管混凝土试件在压弯扭复合受力作用下的破坏模态,并分析了脱空对试件滞回曲线、骨架曲线、刚度和耗能等力学指标的影响规律,结果表明：环向脱空缺陷的存在会改变钢管混凝土构件的破坏模态,并使试件的承载力、刚度和耗能能力有不同程度的降低。同时,建立钢管混凝土压弯扭构件的有限元模型,分析环向脱空对构件承载力系数,以及钢管与核心混凝土接触时刻的影响规律,在此基础上提出相关工程建议。     

组合荷载作用下钢管混凝土构件的性能分析

研究了薄壁钢管混凝土构件在组合荷载如压扭,弯扭,压力、弯曲和扭转作用下的性能。采用ABAQUS软件进行有限元分析,对比发现,模型的计算结果与试验一致。采用该模型对在如压扭、弯扭、压弯扭等组合荷载下影响构件极限强度的重要参数进行研究分析。参数研究有利于今后推导计算复合构件在组合荷载作用下极限强度的公式。     

钢管混凝土压扭,弯扭构件承载力相关方程

本文在对钢管混凝土压扭、变扭构件进行全过程分析结果的基础上，推导了钢管混凝土压扭和变扭构件承载力相关方程。采用相关方程计算钢管混凝土压扭和弯扭构件的承载力，方法简便，符合实用原则，并且和轴压、纯弯及纯扭构件承载力计算公式相衔接。最后，本文提供了压扭和弯扭构件设计公式。     

型钢混凝土复合受力构件受扭性能的试验研究

为研究型钢混凝土构件的复合受力性能,以扭弯比为研究参数,对5根型钢混凝土构件进行复合受力试验,详细描述了试件在不同扭弯比作用下的加载过程及破坏形态,得到型钢混凝土构件的弯型和扭型两种破坏形态。试验表明:扭弯比是影响型钢混凝土构件弯扭破坏形态的重要因素,适当的弯矩存在能显著提高型钢混凝土梁的抗扭强度。对试验数据分析得到型钢混凝土构件的弯扭相关方程。     

椭圆钢管混凝土构件受弯性能与承载力计算

通过ABAQUS软件建立了椭圆钢管混凝土构件在纯弯作用下的数值分析模型,考虑了复杂接触问题、椭圆截面特征和材料非线性。利用6个椭圆形钢管混凝土构件纯弯试验验证了四点纯弯模型的准确性。进行了纯弯作用下椭圆钢管混凝土构件的参数分析,分别在长轴和短轴方向上研究了钢材强度、混凝土强度、径厚比和长短轴比等参数对椭圆钢管混凝土构件极限弯矩的影响,揭示了椭圆钢管混凝土在纯弯作用下的破坏模式,并提出了椭圆钢管混凝土抗弯承载力简化计算公式。研究结果表明,钢材强度越大、径厚比越小,椭圆钢管混凝土极限弯矩越大。提出的椭圆钢管混凝土抗弯承载力简化计算公式将为椭圆钢管混凝土纯弯构件设计提供参考。     

锥型钢管混凝土基础及运用分析

在钢管和混凝土共同作用下,构件承载力水平得到提升,钢管结构保护了混凝土,避免发生变形,使整体结构的强度更高。论文阐述了钢管混凝土的特点及锥形钢管混凝土的特点,对锥形钢管混凝土基础构件压扭试验进行探讨,并具体分析锥形钢管混凝土基础在冻土区域杆塔施工中的应用情况。     

型钢混凝土L形截面柱压弯剪扭的抗震性能

为研究型钢混凝土L形截面柱在压弯剪扭复合受力下的抗震性能,以配钢形式、扭弯比以及肢高肢厚比为变化参数,对12根型钢混凝土L形柱进行恒定轴力下低周反复弯-剪-扭的试验。基于试验数据,对比分析L形柱的破坏特征、滞回曲线以及延性、刚度、耗能等特征点参数;重点研究在压弯剪扭复合受力下不同配钢形式对L形柱抗震性能指标的影响。结果表明：型钢混凝土L形柱的破坏特征差异主要取决于扭弯比的大小,可分为弯曲破坏、弯剪破坏以及弯扭破坏;配钢形式对试件最终破损程度有影响。弯矩-位移、扭矩-扭转角滞回曲线均出现捏拢效应。增大扭弯比可以提高试件抗扭能力但抗弯能力变弱,刚度退化越快;减小肢高肢厚比可以提高型钢混凝土L形截面柱的延性和耗能。综合对比可知,在压弯剪扭复合受力下,空腹式T型钢混凝土L形截面柱具有较好的抗震性能。     

单箱三室波形钢腹板悬臂梁扭转与畸变分析及试验研究

为研究单箱三室波形钢腹板箱梁悬臂状态下的扭转与畸变性能,以乌曼斯基第二理论和箱梁理论为基础,考虑了波形钢腹板的褶皱效应对箱梁纵向刚度的影响,推导了单箱三室波形钢腹板悬臂梁扭转与畸变微分方程,并采用初参数法及弹性地基梁比拟法求解了约束扭转和畸变产生的翘曲正应力和剪应力计算式。通过1片单箱三室波形钢腹板双悬臂梁进行了偏载和对称加载试验,验证了扭转与畸变翘曲应力计算公式的正确性。最后,利用推导的理论模型,分析了梁高、箱室宽度及波形钢腹板厚度等参数对偏载作用下单箱三室波形钢腹板组合箱梁截面翘曲应力的影响。研究结果表明：提出的理论计算公式可用于准确计算单箱三室波形钢腹板悬臂梁扭转与畸变效应;悬臂梁翘曲正应力主要由畸变变形引起,而约束扭转主要产生翘曲剪应力,且悬臂梁扭转和畸变产生的翘曲正应力值和剪应力值与弯曲正应力和剪应力的比值较大,因此,单箱三室波形钢腹板悬臂状态下扭转和畸变产生的翘曲正应力和剪应力不可忽略;梁高和箱室宽度对单箱三室波形钢腹板的翘曲应力影响较为显著,波形钢腹板厚度对其几乎没影响。     

Experimental study on steel reinforced concrete columns subjected to combined bending–torsion cyclic loading

An experimental investigation and analysis of the mechanical behavior of steel reinforced concrete (SRC) columns under combined bending–torsion cyclic loads is presented in this paper. Seven SRC columns with the same cross‐sectional construction were tested under various torsion moment to bending moment ratios and axial load levels. The effect of the torsion to bending moment ratio on the failure characteristics, hysteretic behavior, bearing capacity, and deformation characteristics of the SRC columns was studied. Results indicate that both bending and torsion bearing capacity are reduced under combined bending and torsion loads and that the torsion–bending ratio is the key parameter that determines the failure mode of the SRC columns. Based on the tests results, an equation expressing the interaction curve between the bending and torsion is proposed.     

Cyclic responses of thin-walled structural steel members subjected to three-dimensional loading

This paper presents an experimental investigation of the cyclic responses of thin-walled structural steel members under an earthquake-induced, coupled three-dimensional load. Nine thin-walled structural steel members were tested under various load combinations to investigate the correlation among bending, axial load and torsion. Bending capacities of tested members were compared to distinguish the effects of torsion, axial load and their combination in affecting a member's bending performance. Test results show that members' bending strength is reduced when axial load is applied. Further reduction in member performance is exhibited when coupled torsion and axial load are both present; this reduction demonstrates the necessity for including torsion in calculating a member's bending strength when buildings are designed to be earthquake-resistant.     

双向贯通式钢管节点力学性能的试验研究

介绍了双向贯通式节点在轴拉 (压 )、弯扭作用下的足尺节点试验研究。试验结果表明 ,该节点有明显的应力集中现象 ,应在强度设计中留有余地。通过对不同构造节点的有限元分析可知 ,增加节点域板件厚度是提高节点力学性能的有效方法。     

Behaviors of concrete-filled steel tubular members subjected to combined loading

The present study is an investigation on the behaviors of concrete-filled thin-walled steel tubular members subjected to combined loading, such as compression and torsion, bending and torsion, compression, bending and torsion. ABAQUS software is used in this paper for the finite element analysis (FEA). A comparison of results calculated using this modeling shows generally good agreement with test results. The FEA modeling is then used to investigate the influence of important parameters that determine the ultimate strength of the composite members under combined loading, such as compression and torsion, bending and torsion, compression, bending and torsion. The parametric studies provide information for the development of formulae for calculating the ultimate strength of the composite members subjected to combined loading.     

Behaviour and strength of hollow flange channel sections under torsion and bending

Hollow flange channel section is a cold-formed high-strength and thin-walled steel section with a unique shape including two rectangular hollow flanges and a slender web. Due to its mono-symmetric characteristics, it will also be subjected to torsion when subjected to transverse loads in practical applications. Past research on steel beams subject to torsion has concentrated on open sections while very few steel design standards give suitable design rules for torsion design. Since the hollow flange channel section is different from conventional open sections, its torsional behaviour remains unknown to researchers. Therefore the elastic behaviour of hollow flange channel sections subject to uniform and non-uniform torsion, and combined torsion and bending was investigated using the solutions of appropriate differential equilibrium equations. The section torsion shear flow, warping normal stress distribution, and section constants including torsion constant and warping constant were obtained. The results were compared with those from finite element analyses that verified the accuracy of analytical solutions. Parametric studies were undertaken for simply supported beams subject to a uniformly distributed torque and a uniformly distributed transverse load applied away from the shear centre. This paper presents the details of this research into the elastic behaviour and strength of hollow flange channel sections subject to torsion and bending and the results.     

箱形型钢混凝土梁复合受扭性能试验

通过5根箱形型钢混凝土梁的复合受扭性能试验,详细描述了试件在不同扭弯比作用下的加载过程。试验表明,箱形型钢混凝土梁在复合受力情况下,出现扭转型或弯曲型两种破坏形态;扭弯比是影响弯、扭破坏形态的重要因素;适当的弯矩存在能显著提高型钢混凝土梁的抗扭强度。通过对试验数据分析得到的箱形型钢混凝土梁的弯扭相关方程,可为其设计提供参考和依据。     

压-弯-剪-扭复合受力钢筋混凝土L形截面柱抗震性能试验研究

为研究压-弯-剪-扭复合受力下钢筋混凝土L形截面柱的抗震性能，以扭弯比、轴压比为变化参数，设计6个钢筋混凝土柱试件在恒定轴力和反复弯-剪-扭复合作用下的加载试验。观察试件的破坏过程和形态，得到其扭矩-扭转角滞回曲线和荷载-位移滞回曲线，以及试件的开裂点、峰值荷载点和破坏点等特征参数。基于试验数据，分析扭弯比和轴压比变化对钢筋混凝土L形截面柱的压碎区高度、钢筋应变、承载力、位移延性、层间侧移角、耗能能力、承载力及刚度退化等抗震性能指标的影响。结果表明：低周反复压-弯-剪-扭钢筋混凝土L形截面柱破坏形态表现为弯曲、弯扭和扭剪破坏，滞回曲线呈捏拢的S形，随着扭弯比的增大，柱根部压碎区高度变小，翼缘裂缝发展更为完善，纵筋应力增大，箍筋应力减少，开裂荷载和受扭承载力均有提高，试件扭转延性提高但位移延性降低，初始刚度较小且退化更为平稳；而轴压比则与受扭承载力和弯曲刚度密切相关，轴压比越大，受扭承载力越大，弯曲刚度提高；试件弯曲耗能的等效黏滞阻尼系数在0.08~0.28之间，扭转耗能的等效黏滞阻尼系数为0.13~0.23，试件耗能占比由初期扭转耗能为主向弯曲耗能转变，L形截面柱性能水平对应的层间位移角均能满足相关规范要求。扭矩的存在对试件抗震性能削弱较大。