钢骨混凝土柱徐变应力重分布计算

钢骨混凝土结构在长期荷载作用下,混凝土部分将发生收缩徐变,进而导致应力重分布和结构变形的持续增长。本文基于特劳斯德(HEINRICH TROST)理论,以对称的H型钢混凝土截面为研究对象,根据变形协调条件推导了关于徐变内力的代数方程,并解出其表达式。进而对钢骨混凝土柱的截面应力、应变进行了分析,得到了混凝土与型钢的重分布内力、应变随时间发展的关系曲线,并与试验资料相对比,吻合程度良好。说明该方法可以较好地模拟钢骨混凝土柱在长期荷载作用下的应力和变形发展。     

型钢混凝土柱中的应力应变重分布

本文对典型弯压型钢混凝土柱进行了时间效应分析.采用T-B模式分析了因收缩徐变产生的应力应变重分布.推导了适合结构分析和设计的一套计算公式.算例表明,型钢混凝土柱中因收缩徐变产生的应力重分布不容忽视.     

钢管混凝土柱在长期荷载作用下变形计算方法初探

钢管混凝土结构在长期荷载作用下的变形计算方法一直为工程界所关注。简要论述钢管混凝土柱在长期荷载作用下的力学性能研究现状 ,探讨了钢管混凝土的核心混凝土徐变与收缩计算模型的选取问题     

长期荷载作用对钢管约束的组合短柱变形及承载力的影响

为研究长期荷载作用对钢管约束钢管混凝土柱、钢管约束钢筋混凝土柱和钢管约束型钢混凝土柱变形和承载力的影响,设计并制作了12个钢管约束钢管混凝土短柱、9个钢管约束型钢混凝土短柱和6个钢管约束钢筋混凝土短柱试件,对其中的4个钢管约束钢筋混凝土短柱、6个钢管约束型钢混凝土短柱和8个钢管约束钢管混凝土短柱进行了760 d的持荷试验,随后对所有试件进行了轴压承载力试验。主要研究参数混凝土强度等级为C50和C70,加载时核心混凝土龄期分别为7,14,28 d。对比分析了各类试件长期变形性能和持荷760 d对试件轴压性能的影响,结果表明：1)3类试件的长期变形均主要发生在加载前期,呈现出前期增长较快、后期随时间增长而逐渐减慢的趋势,其中钢管约束钢管混凝土试件的长期变形最小;2)低应力长期荷载作用、核心混凝土及夹层混凝土的长期变形对此3类试件的轴压承载力几乎无影响;试件类型、加载龄期和混凝土强度等级对试件承载力的影响较小;3)是否预先受载对试件破坏模式没有显著影响,钢管约束钢筋混凝土和钢管约束型钢混凝土试件均表现为明显的剪切破坏,而加载龄期较早或混凝土强度中等的钢管约束钢管混凝土试件呈现较好的腰鼓型截面...     

长期荷载作用对钢管混凝土核心柱承载力影响的数值分析

本文引入了考虑长期荷载作用效应影响的混凝土应力应变关系模型,该模型是综合考虑了徐变、收缩以及长期荷载的应力水平等因素,通过对短期荷载作用下的混凝土本构模型进行修正得到的。利用该模型,对钢管混凝土核心柱（即在普通的钢筋混凝土柱截面的核心增设-钢管的柱型）的轴力-弯矩相关曲线进行了数值分析,考察了长期荷载作用对该类柱承载力的影响。分析结果表明,考虑长期荷载作用的影响,柱子的承载力有所降低。     

钢筋混凝土柱在长期荷载下的配筋率研究

钢筋混凝土柱在长期荷载作用下,考虑卸载影响时,柱中混凝土将会产生拉应力,配筋的多少将会直接影响到拉应力的大小,从而影响结构的安全。通过简化的分析方法推导了卸载前后柱中钢筋应力与混凝土应力的计算公式,并且在应力分析中,考虑了混凝土的徐变及弹性模量的时效性。同时,结合具体的各种相关参数,分析了柱高和配筋率对柱中最大混凝土平均应力的影响。最后,提出了最大配筋率的计算方法。     

考虑截面应力重分布的钢筋混凝土柱徐变分析

为研究考虑截面应力重分布对轴压柱混凝土徐变的影响,完成了12组24个几何尺寸为100 mm×100 mm×400 mm的素混凝土试件在不同应力水平下的徐变试验。运用MATLAB编写的程序,分析了关键参数对钢筋混凝土柱徐变的影响。结果表明：当初始压应力水平不大于0.35时,徐变过程中卸载回弹应变系数为0.89;当初始压应力水平高于0.35时,随初始压应力水平的增大,卸载回弹应变系数减小。随加载龄期的延长、纵向受压钢筋配筋率的增大、截面尺寸的增大、混凝土强度的降低、初始压应力水平的减小、环境温度的降低、环境相对湿度的增大,轴心受压钢筋混凝土柱徐变值减小。基于模拟分析结果拟合得到了C20~C50轴压钢筋混凝土柱徐变终值与各关键参数的关系式。     

混凝土的收缩徐变及长期荷载下的变形

对混凝土收缩、徐变分别概述了它们的定义、产生机理及其影响因素,并提出应当对混凝土结构在长期荷载作用下产生的挠度变形进行精确的分析和足够的重视的建议,以保证混凝土结构构件的正常使用功能。     

长期荷载作用下内配工字型钢方钢管混凝土偏压柱力学性能分析

利用ABAQUS软件建立了考虑长期荷载作用下的内配工字型钢方钢管混凝土偏压柱的数值分析模型。通过与已有试验数据对比,验证了数值模型的合理性。在此基础上,对该类新型组合柱的荷载-挠度曲线、材料应力发展和分布、材料接触应力等进行全过程分析,同时与不考虑长期荷载作用的结果进行对比,并对长期荷载作用下组合柱承载力的影响因素进行参数分析。结果表明:长期荷载作用下组合柱产生了内力重分布,加速了混凝土受拉区和钢材的塑性发展,降低了钢管和型钢对混凝土的约束作用;考虑长期荷载作用的组合柱极限承载力较一次加载的情况有所减小,对应的跨中挠度增大;在计算参数范围内,长期荷载使内配型钢方钢管混凝土偏压柱承载力降低幅度在15%以内。     

长期轴压下有初应力的CFRP约束混凝土柱应力-应变关系分析

为了研究有初应力的CFRP约束混凝土柱在长期荷载作用下的应力-应变关系,对有不同初应力的12个CFRP 约束混凝土柱进行了三种模式的长期荷载试验,观测了初应力和长期荷载对CFRP约束柱的长期变形、峰值点应力 、应变及应力-应变曲线特征的影响。试验结果表明,在长期荷载作用下,包裹CFRP后的构件比未包裹的长期变 形小,并随初应力水平的提高,构件的长期变形增大;长期荷载对峰值点应力、应变的影响随初应力水平的提高 而增大,在初应力水平较高时有减小的趋势;与短期荷载相比,长期荷载作用后的应力-应变曲线特征没有发生 明显变化。在此基础上,选取ACI 209-92模型和Findley模型分别作为混凝土和CFRP的徐变模型,提出了CFRP约 束混凝土柱长期变形的计算方法,并针对三种加载模式,分别建立了长期荷载下CFRP约束混凝土柱的应力-应变 关系计算模型,结果表明模型的计算曲线与试验曲线吻合较好。     

型钢活性粉末混凝土柱轴压性能研究

通过3根型钢活性粉末混凝土柱的轴压试验,研究型钢活性粉末混凝土柱在不同活性粉末混凝土强度等级下的轴压力学性能及其破坏特征。试验结果表明:型钢与活性粉末混凝土具有良好的协同工作能力;柱的极限承载力随着活性粉末混凝土力学性能等级的提高而提高;柱的最终破坏形态均以柱端部劈裂破坏为主。采用有限元分析软件ABAQUS对型钢活性粉末混凝土柱进行分析,有限元分析结果与试验结果吻合较好。     

异形钢管短柱轴压力学性能研究

利用有限元分析软件ABAQUS建立等截面周长的三角形、扇形、D形、1/4圆形、1/2圆形5种异形截面钢管短柱轴压力学性能分析的有限元计算模型,有限元计算与试验所得的荷载-应变全过程曲线及短柱破坏形态吻合较好。在此基础上对其受力全过程中钢管的应力与塑性应变的分布进行分析,并对截面形式、钢管壁厚、钢管屈服强度等几种影响异形钢管承载力和变形的因素进行比较。结果表明:异形钢管短柱在1/2柱高处发生局部屈曲破坏,截面形式、钢管壁厚、钢管屈服强度等参数对其力学性能影响显著。     

碳纤维增强复材部分包裹圆钢管混凝土短柱的轴压性能

为了揭示碳纤维布(CFRP)部分包裹圆钢管混凝土短柱的轴压性能,对7根CFRP包裹圆钢管混凝土短柱和1根圆钢管混凝土短柱进行了轴压试验。通过ABAQUS软件建立了轴压作用下CFRP包裹圆钢管混凝土短柱的数值分析模型,考虑了界面之间复杂接触关系和材料特性,开展了轴压作用下CFRP部分包裹圆钢管混凝土短柱力学性能的参数分析,研究了主要参数对CFRP包裹钢管混凝土短柱轴压承载力和初始轴向刚度的影响,揭示了其典型破坏模式。研究结果表明:轴压作用下CFRP部分包裹圆钢管混凝土短柱的破坏模式主要包括CFRP断裂、钢管局部屈曲和核心混凝土局部压溃; CFRP部分包裹圆钢管混凝土短柱的轴压承载力随着材料强度、包裹层数和柱截面面积的增加而增大;其初始轴向刚度随着混凝土强度和柱截面面积的增大而逐渐增大。     

异形钢管混凝土短柱轴压力学性能研究

利用有限元分析软件ABAQUS建立等截面周长的三角形、扇形、D形、1/4圆形、1/2圆形5种异形截面钢管混凝土短柱轴压力学性能分析的有限元计算模型,对比圆形截面进行6组试验,有限元计算与试验所得的荷载-应变全过程曲线及短柱破坏形态吻合较好。在此基础上,对荷载-应变关系全过程中钢管与混凝土的相互作用进行分析,最后对截面形式、钢管壁厚(t)、钢管屈服强度(fy)、混凝土抗压强度(fcu)等几种影响异形钢管混凝土短柱承载力和变形的因素进行比较。结果表明:异形钢管混凝土短柱在1/2柱高处发生向外鼓曲破坏,截面形式、钢管壁厚、混凝土抗压强度等参数对其力学性能影响显著,钢管屈服强度对其力学性能影响不明显。     

钢管膨胀混凝土轴压短柱的极限分析

利用极限平衡理论对圆形截面钢管膨胀混凝土轴压短柱的极限承载能力进行分析,得出圆形截面钢管膨胀混凝土短柱的极限承载能力的计算式。对钢管膨胀混凝土的膨胀模式以及由于核心混凝土的膨胀引起的钢管与核心混凝土界面间的初始接触压力的大小、影响钢管膨胀混凝土短柱的极限承载能力的因素进行讨论,极限承载力计算结果与试验结果吻合较好。     

外包纤维加固混凝土短柱轴压力学性能

通过对不同约束比情况下的 2 7个圆形、正方形倒圆角及正方形改椭圆形截面的混凝土柱经纤维材料包裹后的轴压短柱试验 ,证实了圆形与椭圆形截面柱能较好地利用纤维材料的抗拉能力 ,可获得良好的加固效果、证实了纤维包裹混凝土轴压全过程曲线也分为三个阶段 ,这是约束混凝土的特点。最后文章还讨论了纤维包裹加固柱的破坏性质和抗力设计指标等取值问题。     

铝合金方管开孔柱轴压性能研究

采用试验研究和有限元数值分析方法,对6061-T6系列的铝合金方管开孔柱的轴心受压性能进行研究,建立了同时考虑材料非线性和几何非线性的有限元数值模型,对短柱和中长柱的屈曲模式进行模拟,并通过数值模拟结果提出了开孔柱极限承载力的计算方法。利用该有限元模型针对孔洞的存在、大小、数目、位置对铝合金开孔柱的承载力和屈曲模式的影响进行了全面的分析,并通过对比铝合金未开孔轴心受压构件的计算方法与冷弯薄壁型钢开孔轴心受压构件的计算方法,结合数值模拟结果,提出了铝合金开孔轴心受压构件的计算公式。     

格构式压弯杆平面内稳定计算

对我国几本钢结构设计规范 (程 )中格构式压弯杆的平面内稳定计算公式与数值分析的结果进行了对比 ,定量地说明了当前格构式柱子平面内稳定性计算公式存在偏不安全的问题。根据数值分析结果 ,建议对格构式压弯杆采用与实腹式压弯杆相同的计算公式。     

地震作用下不同混凝土柱端叠层橡胶支座的应力和变形分析

近年来,在基础隔震中将叠层橡胶垫放置于地下室混凝土柱顶的串联隔震形式被大量应用,这样有利于地下空间利用,然而,在地震作用下,叠层橡胶支座既承受竖向重力荷载又承受水平和竖向地震作用,同时还受下端约束的影响,在这种情况下,叠层橡胶支座的受力与变形必然受到影响。针对这个问题,对三种串联隔震体系进行了有限元模拟。对比计算结果表明,混凝土柱刚度对于叠层橡胶支座的应力和变形影响较为明显,刚度越大叠层橡胶支座下端转角越小,达到塑性应力时位移越大。     

外包纤维布加固混凝土轴心受压柱力学性能分析

采用通用有限元软件ABAQUS对轴心受压素混凝土柱外包纤维布加固后的应力与变形进行了计算分析,以期确定各种外包方式(纤维布厚度、弹性模量)对混凝土柱的横向约束效果、极限承载力和延性等性能的提高程度,并比较了不同截面形状(方形和圆形)的约束效应,从中得出一定的规律性。