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.     

CFRP-钢管混凝土核心柱的力学性能

在统一强度理论的基础上,分析CFRP-钢管混凝土核心柱的工作机理,提出极限承载力计算时的基本假定,推导了CFRP-钢管混凝土核心轴压短柱的极限承载力公式.将计算结果与文献试验结果进行比较,验证了理论公式的正确性,并分析总套箍指标对承载力和承载力提高幅度的影响.该结果为CFRP-钢管混凝土核心轴压短柱的极限承载力分析提供了一定的理论依据,对实际工程设计有一定的参考价值.     

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.     

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。     

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．     

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。     

不同壁厚钢管混凝土短柱轴压性能试验研究

为研究不同壁厚钢管混凝土短柱轴压力学性能,制作了10组不同壁厚的钢管混凝土短柱试件进行轴压性能对比试验.试验结果表明,钢管混凝土轴压短柱壁厚效应的本质是核心混凝土的围压效应.在弹性变形阶段,随着钢管壁厚增加,轴压短柱弹性极限承载力增加,试件弹性极限承载力与钢管壁厚呈线性关系.在塑性变形阶段,随着钢管壁厚增加,轴压短柱塑性变形模型增加,钢管混凝土短柱塑性变形模量与钢管壁厚呈线性关系,试件呈现理想塑性状态时的钢管壁厚约为5 mm.通过对几种典型轴压承载力计算公式进行试验验证,得出欧洲和日本标准能够较好预测不同壁厚钢管混凝土短柱试件的弹性极限承载力.     

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.     

圆钢管混凝土轴压长柱极限承载力的稳定系数法

为完善圆钢管混凝土轴压长柱极限承载力的计算理论,对比分析了中国国家标准GB 50936-2014和CECS 28：2012中轴压短柱极限承载力的N₀计算公式,并把GB 50936-2014中基于套箍系数的N₀计算公式改写成统一的形式,提出了基于正则长细比的轴压长柱的稳定系数计算式,并通过36个试件的对比,对计算式的精度和适用范围进行了分析。研究表明,现行国标GB 50936-2014中基于套箍系数的N₀计算公式更为精确,基于N₀计算公式和本文的稳定系数,可以计算得到更为精确的轴压长柱的极限承载力。     

CFRP约束钢管高强混凝土轴压短柱承载力的极限分析

为研究碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)约束钢管高强混凝土短柱在轴心受压作用下的极限承载力,通过CFRP约束钢管高强混凝土轴压短柱破坏过程工作机制的探讨,分析了CFRP约束钢管高强混凝土与CFRP约束钢管混凝土构件的主要区别与联系,为CFRP约束钢管高强混凝土短柱承载力的极限分析奠定了基础。基于极限平衡法,对高强混凝土、钢管和CFRP进行了应力分析,推导得到了CFRP约束钢管高强混凝土短柱的理论计算公式,将理论计算结果与试验实测值相比较,验证了理论公式的正确性。最后将理论计算结果随CFRP层数和钢管壁厚的变化规律进行了分析,研究表明：与CFRP约束钢管混凝土相比,CFRP约束钢管高强混凝土中CFRP约束效果较差,而对于CFRP约束钢管高强混凝土轴压短柱承载力的提高,厚壁钢管有较大优势。     

CFRP约束圆中空夹层钢管混凝土短柱轴心受压性能试验研究

对圆中空夹层钢管混凝土（CFDST）短柱和CFRP约束CFDST(CFRP-CFDST)短柱进行了轴压试验,研究混凝土强度和CFRP粘贴层数对CFRP约束CFDST短柱轴压性能的影响,得到了CFDST短柱和CFRP约束CFDST短柱的典型破坏模式、荷载—位移曲线及荷载—应变曲线。试验结果表明：与CFDST试件相比,CFRP约束CFDST试件的极限承载能力显著提高,且贴布层数越多,钢管混凝土短柱的极限承载力越高。给出了避免内钢管先于外钢管屈曲破坏的内钢管最小壁厚计算式,并提出了CFRP约束CFDST短柱的轴压极限承载力计算式,该计算式计算结果与试验结果吻合较好。     

高强单角钢一端偏心压杆极限承载力试验研究

为了研究输电塔中Q460高强角钢一端偏心压杆受力性能,通过试验与理论计算方法分析了受压试件的整体稳定和局部屈曲情况,试件轴心端采用球铰和双刀口支座模拟,考察了不同端部条件和残余应力等对角钢受力性能的影响,结果表明：试件轴心端无论采用球铰支座或双刀口支座形式,均能较准确反映角钢构件的受力性能,残余应力对试件承载力影响小于5％。比较了试验、有限元法、美国《输电铁塔设计导则》（ASCE10—1997）和中国《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》（DL／T5154—2002）对角钢极限承载力值的不同处理方法,指出采用DL／T5154—2002标准计算方法对高强钢杆件承载力得出的结果偏保守,在此基础上,提出了对实际材料强度除以抗力分项系数rR=1．111后改造的ASCE设计方法。     

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。     

CFRP-超薄壁圆钢管混凝土轴压短柱承载力的简化计算

基于合理的CFRP筒、钢管和核心混凝土在极限荷载时的应力状态的假设,采用极限平衡法并运用MatLab软件作为运算工具,推导出钢管壁厚小于2mm、径厚比大于120的CFRP-超薄壁圆钢混凝土轴压短柱的承载力计算表达式.结果表明:相对于普通的CFRP-钢管混凝土短柱,CFRP-超薄壁圆钢管混凝土轴压短柱的钢管套箍指标被折减,其承载力有所降低.通过对9个构件的轴心受压试验表明,计算表达式的计算值与试验值吻合良好.     

装配整体式浆锚插筋及钢板箍连接柱试验研究

为了研究装配整体式浆锚插筋及钢板箍连接柱的抗震性能,设计2根装配式连接柱与2根现浇柱足尺模型并进行了低周反复试验,对装配式连接柱与现浇柱的破坏机理、破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、变形、耗能能力和延性进行了分析;研究了轴压比、钢板箍对装配式连接柱抗震性能的影响.试验表明装配式连接柱的破坏机理与形态和现浇柱有较大的区别,塑性铰区的发展方向完全相反;轴压比是装配式连接柱的延性系数主要影响因素之一,轴压比越小延性系数越大,反之亦然;钢板箍在高轴压比的情况下,更能提高柱子的抗震效果.     

配筋钢管混凝土柱抗压性能

对配筋钢管混凝土柱的轴心受压性能进行了试验研究和理论分析;研究了配筋钢管混凝土短柱的受力性能、变形能力和破坏形态,给出了变形和极限承载能力的试验结果;分析了加配钢筋的作用及其对钢管混凝土柱变形和极限承载力的影响。最后探讨了配筋钢管混凝土短柱轴心受压承载力的计算方法,给出了简化计算公式。结果表明,钢管混凝土短柱加配钢筋以后,改变了其破坏形态,提高了其极限承栽能力和变形性能。