钢管混凝土轴压短柱性能三参数分析与计算

在深入研究套箍系数对钢管混凝土轴压短柱力学性能的影响中,发现并用试验证明了仅用套箍系数这一综合参数不能全面衡量和反映参数变化对钢管混凝土破坏模式、承载力、延性等力学性能的影响;基于试验研究和参数分析,确定了利用套箍系数衡量钢管混凝土力学性能的合理适用范围;提出了用钢管混凝土3个基本参数(试件含钢率、混凝土强度和钢材屈服强度)来衡量和反映钢管混凝土力学性能的方法;并通过回归分析给出了基于这3个基本参数的钢管混凝土轴压短柱轴向力-纵向应变关系曲线,复杂应力场中钢材纵向(横向)应力-纵向应变关系曲线、核心混凝土纵向应力-纵向应变关系曲线和紧箍力-纵向应变关系曲线的简化计算公式,简化计算曲线与试验曲线吻合良好.     

轴压比和套箍系数对钢管砼框架结构地震反应影响的有限元分析

为研究轴压比和套箍系数对钢管混凝土框架地震反应的影响,建立了钢管混凝土框架结构有限元分析模型,将该模型的计算结果与钢管混凝土框架结构振动台试验结果进行对比,两者符合较好.利用此模型,输入EL-centro地震波和天津地震波(N-S),对不同轴压比和套箍系数的钢管混凝土框架结构地震反应进行了有限元分析,并着重对比了结构位移反应.结果表明:轴压比提高使结构层间位移角值增大,套箍系数增大使结构层间位移角值减小.     

复合材料套箍混凝土轴压柱的试验研究

为解决钢筋或钢管容易发生锈蚀的问题,进行了纤维复合材料套箍混凝土轴压柱的试验。结果表明,玻璃纤维复合材料管的套箍作用很大,抗变形能力很强,受力性能与钢管混凝土类似。碳纤维复合材料箍对混凝土的套箍作用也很明显,随着碳纤维复合材料箍间距的减少,柱极限荷载稳步提高。它与复合材料管混凝土柱比可节省造价;与螺旋筋混凝土柱比可节省模板,方便施工。     

基于统一理论的复式钢管混凝土轴压承载力计算

依据钢管混凝土统一理论,将其研究成果推广应用于复式钢管混凝土轴压强度计算中,分析了复式钢管混凝土轴压受力机理,考虑不同内外钢管截面形式,提出复式钢管混凝土等效套箍系数,分别计算实复式钢管混凝土和复式空心钢管混凝土短柱的轴压强度.公式计算结果分别与文献试验数据进行了对比,结果表明:在满足一定的含钢率和空心率范围内,可以用统一理论计算复式钢管混凝土的轴压承载力,为复式钢管混凝土承载力设计计算提供了新的理论方法.     

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.     

圆钢管高强混凝土轴压短柱剥离分析

以36根圆钢管混凝土短柱轴压试验为基础,采用混凝土处于三向应力状态,钢材处于平面应力状态的假定,根据测定的逐级荷载下试件中截面处钢管外表面的纵向应变和横向应变,利用数值分析的方法,剥离出钢管和混凝土各自受力情况.给出了钢管和核心混凝土的纵向应力-纵向应变关系曲线.把处于复杂应力状态下的钢管和混凝土综合工作性能分解开来,对钢管和核心混凝土的相互作用依赖关系进行了更明确和全面地阐述.     

MgO钢管自应力混凝土短柱轴压试验研究

实验研究了添加MgO膨胀剂自应力钢管混凝土短柱轴压下的力学性能.研究分析了初始自应力对其强度和变形能力的影响.试验结果表明由于钢管约束膨胀产生的自应力使核心混凝土三向受压,提高了组合柱的轴压极限承载力;自应力的存在延缓了弹塑性阶段核心混凝土裂缝的扩展,提高了核心混凝土的切线模量;同时使核心混凝土内部更为致密,有效地解决了钢管混凝土脱粘的问题,有力地保证了钢管和核心混凝土的协同工作.     

考虑初应力的钢管混凝土柱轴压承载力统一解

采用双剪统一强度理论,考虑中间主应力和材料拉压比的影响,对有初应力的钢管混凝土轴压短柱的受力性能进行理论分析,引入考虑长细比影响的折减系数,建立了考虑初应力的钢管混凝土柱轴压极限承载力的统一解。将计算结果与文献试验结果进行对比,吻合良好,验证了公式的合理性。推导出一个新的初应力影响系数,并对其各参数进行分析。该结果为研究初应力对钢管混凝土轴压构件力学性能的影响提供了理论依据,具有一定的实际参考价值。     

早龄期钢管混凝土短柱轴压性能试验与理论分析

为研究早龄期钢管混凝土的轴压性能,对同批次浇筑的钢管混凝土短柱进行不同混凝土龄期下的轴压试验研究,得到不同混凝土龄期下试件荷载-变形曲线和破坏形态.分析了不同龄期下试件的破坏形态、荷载-应变曲线以及极限承载力随龄期的变化规律;在已有混凝土龄期应力-应变关系基础上,将国标GB 50010中成熟期混凝土的本构关系扩展到可以适用早龄期混凝土的情况.结合上述试验建立了早龄期钢管混凝土短柱的轴压有限元模型,并对早龄期圆形和方形钢管混凝土的轴压性能进行分析,结果表明:早龄期钢管混凝土的套箍效应随着龄期的增长而增大,且圆形截面的套箍作用和受力性能明显高于方形截面;在成熟期钢管混凝土短柱轴压承载力计算公式的基础上,通过引入龄期套箍修正系数建立了早龄期钢管混凝土短柱的强度承载力计算公式,并采用均匀设计方法对不同龄期圆形和方形钢管混凝土短柱的轴压承载力进行了模拟,从而验证了公式的适用性,而且具有较高的准确性.该研究将为钢管混凝土结构的安全施工提供参考.     

圆中空夹层钢管混凝土轴压短柱承载力研究

为了计算圆中空夹层钢管混凝土短柱的轴压承载力,采用双剪统一强度理论,分析核心混凝土在轴向压力作用下对内外钢管产生的侧向压应力及内外钢管在水平向的承载应力,通过对双剪统一强度理论公式的推导,计算内外钢管的竖向极限承载应力,并结合核心混凝土的承载力,推导出圆中空夹层钢管混凝土短柱轴压承载力的简化计算公式.采用数值方法对公式进行求解,得出承载力计算值,计算结果与国内文献试验结果吻合良好.     

方钢管再生混凝土短柱轴压承载力有限元分析

利用有限元软件ABAQUS对方钢管再生混凝土短柱轴压承载力进行非线性分析,建立了适用于有限元分析的钢管和再生混凝土本构关系模型;利用极限平衡法推导方钢管再生混凝土短柱轴压承载力计算公式函数类型;利用计算结果拟合出方钢管再生混凝土短柱轴压承载力的计算公式。研究结果表明：所提出的材料本构关系模型可以较好地满足对方钢管再生混凝土短柱轴压承载力进行模拟分析的要求,通过模拟获得的计算结果与相关试验结果差异较小,所建立的方钢管再生混凝土短柱轴压承载力计算公式能够较准确地计算构件极限承载力。     

钢管混凝土轴压短柱的极限承载力分析

基于双剪统一强度理论,充分考虑了中间主应力,即钢管和核心混凝土之间的相互作用力（紧箍力）的影响,推导出了钢管混凝土轴心受压短柱的承栽力公式。该公式不仅考虑了紧箍力对混凝土的约束作用,而且考虑了紧箍力对钢管的环向张拉作用,并对其侧压系数和材料强度参数的取值做了分析探讨,最后将计算结果与文献资料的试验数据进行了对比。结果表明：双剪统一强度理论对钢管混凝土构件的研究有很好的适用性;考虑紧箍力对钢管承载力的影响是非常有必要的;该研究为钢管混凝土结构的优化设计提供了可靠的理论依据。     

圆不锈钢管混凝土短柱轴压承载力模型研究

不锈钢管混凝土结构因具有良好的耐腐蚀性能和承载力高等优点,在海洋平台、桥梁、地下工程中具有极佳的应用前景,但是其承载力计算方法却没有明确的相关规定。为了研究圆不锈钢管混凝土柱轴压承载力,对不同径厚比的奥氏体型无缝圆不锈钢管混凝土短柱进行轴压试验,得到圆不锈钢管混凝土短柱在轴压下的破坏模式、荷载-轴向变形曲线、荷载-环向应变曲线、荷载-纵向应变曲线、承载力与不锈钢圆管约束系数的关系、试件的延性与不锈钢圆管约束系数的关系;同时,基于本文和相关文献的试验数据,通过拟合得到了圆不锈钢管混凝土短柱轴压承载力计算公式,并与欧洲规范(Eurocode 4)、美国规范(ACI 318-99)、日本规范(AIJ-CFT)、中国规程(CECS 28:2012)、福建省地方标准(DBJ 13-51-2003)、行业标准(DL/T5085-1999)的计算结果进行对比分析;最后,由拟合公式推导得出了圆不锈钢管混凝土抗压承载力模型,并与Mander模型、Li模型、Xiao模型、Teng模型进行比较。研究结果表明：圆不锈钢管混凝土短柱在轴压作用下,其典型的破坏形式为向外局部屈曲破坏,不锈钢管对核心混凝土的约束作用、试件的延性和承载力随约束效应系数的增加而增大;相关规程中普通钢管混凝土承载力计算方法应用于圆不锈钢管混凝土短柱承载力计算时偏小,采用本文拟合公式的计算结果更接近试验值;同时,本文的圆不锈钢管混凝土承载力模型、Xiao模型和Teng模型与试验结果较接近,但采用本文模型计算结果标准差更小,得出的圆不锈钢管混凝土短柱承载力较Xiao模型和Teng模型稍微偏大。     

钢管自密实混凝土柱轴心受压承载力试验

对18根钢管自密实高性能混凝土柱进行了轴压强度承载力的试验研究,试验的主要参数分别为自密实混凝土的配合比和加载方式。在确定组成钢管自密实高性能混凝土柱的钢材与混凝土的应力-应变关系的基础上,利用钢管混凝土柱轴压强度承载力的实用计算方法对其受力性能进行了理论分析,并采用有限元程序ANSYS对轴压柱的荷载-应变关系进行了分析,最后得出了试验值高于理论分析值,而与有限元计算值吻合较好的结论。该试验结论对相关工程实践具有一定的参考价值。     

WRC-T钢管混凝土短柱轴心受压力学性能

目的 了解WRC-T钢管混凝土柱的破坏形态、受力和变形性能,考察约束效应系数、长细比、肢长腹比等参数的影响,探讨极限承载力计算方法 .方法 设计制作20个WRC-T钢管混凝土短柱试件,通过轴心受压试验,实测试件的荷载-变形曲线和极限承载力,分析各参数对短柱轴心受压力学性能的影响,参考国内外相关规范条文,通过试验数据回归分析,提出WRC-T钢管混凝土短柱轴心抗压极限承载力的计算模型.结果 试件呈剪切型或局部凸曲型破坏,提高约束效应系数可以明显提高试件的极限承载力和后期承载能力.结论 WRC-T钢管混凝土短柱的两个组成部分能很好地协同工作,力学性能较好;极限承载力公式计算结果 与试验值符合较好;计算公式可供工程设计参考.     

足尺方钢管高强再生混凝土柱轴压试验

为研究方钢管高强再生混凝土柱的轴心受压性能,设计了3个方钢管高强混凝土柱足尺试件.3个试件几何尺寸相同,区别在于混凝土类型与内部构造.试件1为方钢管高强普通混凝土柱,试件2为方钢管高强再生混凝土柱,试件3为腔体内设置钢筋笼的方钢管高强再生混凝土柱.试验加载采用单向重复加卸载的方法.通过试验分析了各试件的破坏特征、承载力、耗能、延性和刚度,采用国内外5种规程对各试件轴心受压承载力进行了计算.研究表明:方钢管高强再生混凝土柱损伤过程和破坏形态与方钢管高强普通混凝土柱类似;方钢管内设置钢筋笼可显著提高试件的承载力、延性和耗能,减缓刚度退化;矩形钢管混凝土结构技术规程(CECS 159—2004)承载力计算公式可用于方钢管高强再生混凝土柱轴压承载力计算,计算结果与实测值符合较好.     

T形钢管混凝土短柱轴压性能研究

为改善异形钢管混凝土柱力学性能,提出了设置钢筋加劲肋的异形钢管混凝土柱的结构形式。根据两根有无钢筋加劲肋的T形钢管混凝土轴压短柱的试验结果,比较和分析了试件的试验现象、破坏模式及荷载位移曲线。结果表明:T形钢管混凝土中钢板对核心混凝土约束效果不明显;钢筋加劲肋可有效延缓屈曲发生,柱子的延性得到改善。同时采用有限元程序ABAQUS对试件的试验全过程进行了模拟,计算结果与试验结果吻合较好。通过数值计算,分析了各参数对异形钢管混凝土柱的影响规律,为进一步开展设置钢筋加劲肋短柱研究工作提供了依据。     

复式钢管高强混凝土轴压短柱力学性能研究

分别对18根不同含钢率及不同混凝土强度等级的复式钢管高强混凝土短柱试件进行了轴压静载实验,得到其在轴压静载下的破坏模式及特点。研究结果表明,采用复式钢管可以有效提高构件的承载能力及变形能力,核心混凝土强度增长的幅度与试件含钢率、内外层钢管径厚比比值呈近似线性关系,获得了复式钢管高强混凝土短柱承载能力计算公式。     

钢管混凝土T形短柱轴压力学性能试验研究

异形钢管混凝土柱应用于实际工程显示出良好的发展前景。本文在考虑肢厚、肢宽、管壁厚度和腹板宽度等参数的基础上,设计制作6个钢管混凝土T形短柱试件。通过轴心受压试验,考察试件的破坏形态,实测试件的荷载-平均纵向变形曲线和极限承载力,分析各参数对钢管混凝土T形短柱轴心受压力学性能的影响。参考国内外有关矩形钢管混凝土柱承载力的计算理论和计算方法,在分析试验数据的基础上,建立了钢管混凝土T形短柱轴心抗压极限承载力计算公式,公式可供实际工程设计参考。     

圆钢管RPC短柱轴心受压极限承载力分析

为了研究钢管活性粉末混凝土(钢管RPC)柱轴心受压力学特性,采用全截面受压方法进行了圆钢管RPC短柱轴心受压试验,测试了其在荷载作用下的变形、应变情况.试验结果表明,在荷载达到极限承载力时,钢管PRC短柱的变形主要处于弹性阶段,当承载力下降到极限承载力的80%~90%后趋于平缓,在总结相关试验资料的基础上,参照CECS 104:99中钢管高强混凝土极限承载力公式,提出了钢管RPC短柱的极限承载力计算经验公式.为了便于工程应用,把公式中的混凝土强度及其对应的系数α进行了扩展,采用扩展后的系数α对试验数据重新进行了计算,计算结果与试验数据符合良好,能满足工程应用.