圆端形钢管混凝土偏压构件受力性能研究

结合武汉市后湖大桥圆端形钢管混凝土塔柱工程实际,制作大尺寸圆端形钢管混凝土试件,开展偏心受压试验研究,分析了圆端形钢管混凝土偏心受压试件的破坏机理、荷载-横向位移曲线、荷载-纵向应变曲线及荷载-环向应变曲线。试验表明,钢管混凝土偏压构件具有良好的受力性能。随着偏心距的增大,承载力不断降低;中截面变形符合平截面假定,中和轴位置随偏心率的增大而不断往荷载作用侧移动;试件破坏时,钢管受压区侧进入塑性状态,受拉区尚处于弹性状态。     

巨型钢管混凝土分叉柱节点压弯性能试验研究

为了解决构造措施对巨型钢管混凝土分叉柱节点承载力影响程度的问题,以在建工程北京"中国尊"为工程背景,进行了2个不同构造的分叉柱节点偏心受压重复荷载试验,研究了其受压破坏特征、承载力、侧向抗弯刚度、侧向变形及应变规律.结果表明:试件的破坏形态以弯曲破坏为主,破坏位置与分叉柱节点刚度分布有关,且侧向变形主要发生在侧向位移较大的柱肢部分;在钢管屈服之前,柱肢异形截面符合平截面假定,钢材屈服以后基本符合平截面假定;在忽略横向构造措施承载力贡献的情况下,仅考虑钢管的约束效应计算承载力与实测值相差较大,说明受压区钢管及横隔板的组合约束效应更强.     

圆钢管高强再生混凝土柱重复加载偏压试验

为研究圆钢管高强再生混凝土柱偏心受压性能,完成了4个试件的单调重复加载试验.4个试件分为两组,第一组试件包括圆钢管普通混凝土柱和圆钢管再生混凝土柱,偏心距100 mm;第二组试件与第一组试件相同,区别在于偏心距为160 mm.通过试验,得到了荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、应变沿截面高度分布情况,分析了各试件的破坏特征、承载力、刚度、延性和耗能等.利用国内外相关规程对圆钢管再生混凝土偏心受压柱进行承载力计算,并与试验结果比对.研究表明:圆钢管高强再生混凝土偏心受压柱的损伤破坏过程与普通混凝土柱相似,承载能力和变形性能较普通混凝土试件有所提高;截面应变分布与平截面假定符合较好;随着偏心距增大,试件承载力降低,刚度退化加剧,变形能力增强.     

方钢管混凝土组合T形柱轴压力学性能研究

方钢管混凝土组合T形柱是一种适用于装配式钢结构住宅建筑的新型结构形式,研究其轴压力学性能可为工程设计提供参考依据。文章以钢管厚度、钢材强度和试件长细比为变化参数,对5个方钢管混凝土组合T形柱进行轴心受压试验,分析了各试件的破坏模式、极限承载力、荷载—位移曲线,建立了与试验相符的有限元分析模型,并对模型的准确性进行了验证;通过变参分析,研究了截面尺寸、钢管厚度、钢材强度、混凝土强度对方钢管混凝土组合T形柱轴压承载力的影响规律,提出了方钢管混凝土组合T形柱的轴压强度承载力和稳定承载力计算公式。结果表明:短柱试件的破坏模式为核心混凝土压碎后由钢管屈服引起的局部鼓曲破坏,中长柱试件的破坏模式为钢管整体弯曲后试件发生的失稳破坏;所提出的方钢管混凝土组合T形柱的轴压强度和稳定承载力公式的计算结果与试验值较接近。     

火灾后等肢L形型钢混凝土异形柱双向偏心受压力学性能研究

为了研究火灾后L形型钢混凝土柱双向偏心受压力学性能,进行受火1小时后4根等肢L形型钢混凝土柱的常温静力加载试验,分析双向受压情况下不同加载偏心距对型钢混凝土异形柱受压承载力的影响.记录其破坏过程及破坏形态,分析其破坏机理.对试验异形柱的极限承载力、混凝土型钢应力应变曲线、柱中侧向位移曲线、混凝土与型钢之间的粘结滑移曲线进行了讨论.试验结果表明:(1)型钢混凝土异形柱与钢筋混凝土柱受压破坏机理相同,破坏形态类似.随着偏心距的增大,试件由受压破坏转变为受拉破坏.承载力也随之降低;(2)桁架式钢骨架以及腹杆能够使混凝土与型钢较好的协同工作,保证异形柱整体工作性能.平均应变平截面假定仍适用于火灾后等肢L形型钢混凝土柱的分析中;(3)异形柱在进行双向受压情况下,试件发生双向弯曲,两侧位移基本相同.     

冷弯薄壁C型钢组合柱压弯性能试验研究

设计了9个冷弯薄壁C型钢组合柱,进行单调加载试验,对其破坏模式和稳定承载力进行分析,试验参数为长细比、偏心距、节点板厚度与节点板间距.试验结果表明,试件的最终破坏模式为试件整体在弯矩作用平面内的弯曲失稳,以及试件受压侧翼缘和腹板的局部屈曲.长细比、偏心率是影响试件的承载力和刚度变化的主要因素,节点板间距和节点板厚度的影响有限.     

内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土偏压短柱试验

目的 研究内置CFRP圆管的方钢管钢管高强混凝土试件受力特点,解决方钢管混凝土构件在实际工程中的缺陷问题.方法 利用PVC管为模管缠制CFRP圆管后,将其内置于方钢管之中并浇筑高强混凝土,待养护期后在500 N压力机上进行偏压试验并对所得试验结果进行计算分析.绘制了荷栽-应变等曲线分析了组合材料的协同工作性能;总结偏压荷载作用下组合材料泊松比的变化规律.结果 偏心率越大,试件承载力越小.平均偏心率增加7.5%,试件承载力下降20%;含钢率越大试件承载力越大,平均钢管增厚1 mm,试件承载力增加13.6%:CFRP平均增加一层,试件承载力提高约10%.此种新型组合试件同普通钢管混凝土试件相同存在大小偏压,其界限偏心率为0.3.结论 CFRP材料强度很高但延性较差.可见该组合试件较好的符合平截面假定.同一偏心率的构件在各级荷载作用下,其中和轴位置基本在同一个微小范围内向加载一侧移动,而且随着偏心率的增大,中和轴位置不断靠近受压一侧.     

型钢活性粉末混凝土柱大偏压性能分析

为研究型钢活性粉末混凝土(reactive powder concrete,RPC)柱大偏心受压力学性能,采用足尺试件进行大偏心受压试验.制作了6根截面尺寸为300 mm×350 mm,高度为3 000 mm的型钢RPC柱,进行大偏压承载力性能试验,观察受力过程及破坏形态,测量极限承载力、侧向挠度及截面应变.试验结果表明,该组合结构具有较高的承载力及良好的变形能力,受压区RPC基本符合平截面假定,柱的极限承载力随含钢率的增加而提高,随偏心距的增大而降低.基于平截面假定,考虑截面受拉区RPC拉应力的贡献,建立了足尺型钢RPC柱的极限承载力计算公式,可供工程设计时参考.     

钢管约束钢筋混凝土受压构件力学性能试验研究

以钢管径厚比(55、110)、试件长细比(12、24)和加载偏心率(0、0.23、0.46)为主要参数,完成了12个钢管约束钢筋混凝土构件的受压试验.研究了试件的破坏形态、承载力和荷载-挠度曲线,并分析了各试验参数对试件力学性能的影响规律.试验结果表明:径厚比对该类试件破坏形态和承载力的影响不大;试件长细比和加载偏心率对试件破坏形态和承载力影响显著.轴压构件的典型破坏形态为试件中部钢管外凸或撕裂,核心混凝土出现明显的斜向剪切破碎带;偏压构件破坏位置主要集中在切缝处,该处受拉侧混凝土被拉裂,受压侧混凝土被局部压溃.试验数据可为钢管约束混凝土柱在实际工程中的应用提供参考.     

内置钢骨的L形截面钢管混凝土中长柱轴心受压试验研究

内置钢骨的组合异形截面钢管混凝土柱是一种新型重载组合柱,为了解此类构件的轴压稳定力学性能,以内置钢骨的L形截面钢管混凝土柱为研究对象,考虑配箍率、配骨率和长细比等参数的影响,进行了17个试件轴压试验。分析试件的受力过程,实测试件的荷载-平均纵向应变曲线（N-εl）,荷载-挠度曲线(N-δ)和极限抗压承载力,研究各参数对试件轴心受压力学性能的影响。试验结果表明：组合柱轴压变形为“S形”,主要破坏形态为柱端局部屈曲破坏;随着长细比增加,试件极限承载力逐渐减小,配箍率和配骨率是决定试件极限承载力的关键因素;参考国内外相关规范的计算条文,提出内置钢骨的L形截面钢管混凝土柱轴心受压稳定性承载力的实用计算公式,计算结果与试验吻合良好。     

钢管-钢骨高强混凝土偏压短柱正截面承载力研究

目的 确定组合构件的理论模型和大小偏心的判断方法 ,提出偏心受压正截面承载力公式.方法 采用了极限平衡理论分析了钢管-钢骨高强混凝土偏心受压柱的受力过程,探讨了钢管、钢骨和混凝土三者的协同作用和大小偏心的判断依据.结果 确定了大小偏心的界线值.给出了不同偏心力作用下钢管-钢骨高强混凝土组合柱偏心受压正截面承载力公式.结论 计算结果 分析表明.由于钢骨、钢管和混凝土三者的相互作用,可有效提高柱子的承载能力,为促进其在工程实践中的应用提供了理论依据.     

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.     

玻璃混凝土长柱的偏心受压试验

目的 研究不同玻璃取代率下玻璃混凝土长柱的变形能力和承载能力.方法 采用人工破碎的废弃玻璃作为混凝土的细骨料,参照普通混凝土的配合比设计方法,按照取代率为0、50％、100％加入混凝土中.试验中共制作了8根混凝土试件,在5 000 kN液压试验机上进行加载,直至试件破坏.结果 玻璃混凝土长柱的受压破坏机理与普通混凝土长柱相似,在受力过程中玻璃混凝土长柱正截面应变变化符合平截面假定,而且沿柱高方向的侧向变形符合正弦半波曲线.玻璃取代率对玻璃混凝土长柱承载力的影响并非直线关系,玻璃取代率100％的混凝土长柱承载力最高,玻璃取代率50％的混凝土长柱承载力比普通混凝土长柱承载力低.结论 按现行混凝土结构规范对玻璃混凝土长柱进行偏心受压正截面承载力计算是可行的.     

带可更换阻尼器的竖向波形钢板剪力墙及组合墙抗震性能试验对比研究

为研究一种新型带有可更换阻尼器的波形钢板剪力墙及组合剪力墙的抗震性能,对该波形钢板剪力墙及组合剪力墙试件进行低周往复初次加载及阻尼器更换后二次加载.从试件的抗侧承载力、变形和耗能能力、破坏形态,阻尼器的变化等方面,对波形钢板剪力墙和组合剪力墙进行了相互对比,及各自加载前后的自身对比.分析了新型剪力墙试件变形和耗能能力,承载力退化,刚度退化的情况.研究结果表明:钢板剪力墙与组合剪力墙在初期加载时滞回曲线几乎重合,抗震性能接近.更换阻尼器二次加载时,钢板剪力墙初次屈曲部位在加载过程中发生应力集中,变形持续加剧,引起结构承载力严重劣化.而组合剪力墙因钢板外混凝土的包裹,初次加载中未发生屈曲,更换墙趾耗能构件后剪力墙整体抗震性能有一定提升.     

钢管混凝土边框不同高厚比钢板剪力墙抗震性能

为了解钢管混凝土边框不同高厚比钢板剪力墙的抗震性能,进行了3个剪跨比为1.5的1/5缩尺的钢管混凝土边框钢板剪力墙的低周反复荷载试验.试件墙体钢板截面的高厚比分别为230、115、77.在试验基础上,对各试件的承载力、刚度、滞回特性、延性、耗能及破坏特征进行了分析,建立了该新型组合剪力墙的承载力计算模型,计算结果与实验结果符合较好.研究表明:墙体钢板高厚比较大的薄钢板剪力墙承载力较低,刚度较小,延性较好;墙体钢板高厚比较小的厚钢板剪力墙承载力较高,刚度较大,延性较差;墙体钢板高厚比适中的中厚钢板剪力墙承载力和刚度介于薄钢板墙和厚钢板墙之间,但其整体抗震耗能能力好.采用强钢管混凝土边框弱钢板的设计原则,可充分发挥该新型剪力墙2道抗震防线的作用.     

方钢管混凝土偏压柱受力性能的试验研究

以偏心率、长细比和混凝土强度为参数,通过15根方钢管混凝土柱的偏心受压试验,研究了该种构件的受力性能.结果表明,偏心率和长细比是影响方钢管混凝土柱承载力的主要因素,随偏心率增大,紧箍力对提高核心混凝土强度的作用逐渐减弱,构件的承载力明显降低,混凝土强度对承载力的影响随偏心率增加逐渐减小.     

FRP-混凝土-钢管组合方柱偏心受压性能研究

通过9根方柱的偏心受压试验,重点研究偏心距、FRP层数对FRP-混凝土-钢管组合方柱性能的影响.结果表明:随着偏心距的增大,试件的极限承载力下降.相同偏心距下,随着轴向FRP布层数的增加,试件极限承载力有所增大.偏心距对试件的极限承载力、侧向挠度和组合柱受压侧轴向应变的影响显著.轴向FRP布层数对试件的侧向挠度和组合柱受拉侧轴向应变的影响较小.     

钢管混凝土柱-箱梁内加劲节点的性能研究

上海光源工程屋盖体系中的箱形截面梁与下半部分插入钢筋混凝土框架柱、内部设置加劲肋且填充混凝土的圆钢管焊接形成钢管混凝土柱-箱梁节点.对该节点进行了大比例试件的静力加载试验,考察了节点的受力性能和破坏模式.试验结果表明试件的破坏模式为梁根部截面的弹塑性局部失稳破坏,且在发生严重的局部失稳后仍然能够继续承载,节点变形能力良好,满足节点承载力高于构件承载力的要求.非线性有限元分析进一步表明,简化的悬臂梁模型能较准确地模拟节点中相应梁的受力性能,梁倾斜放置且根部平齐时对梁承载力的提高有利.     

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.     

钢板–纤维增强混凝土组合双连梁抗震性能试验研究

为改善小跨高比钢筋混凝土连梁的抗震性能,考虑基体材料与钢板的影响,提出新型钢板–纤维增强混凝土组合双连梁,并对普通混凝土双连梁、内置钢板–混凝土组合双连梁和钢板–纤维增强混凝土组合双连梁试件进行了低周反复加载试验,对双连梁的破坏过程、破坏形态、承载能力、变形能力和耗能能力等进行研究。结果表明:除了普通混凝土双连梁试件发生剪切破坏之外,内置钢板–混凝土组合双连梁试件发生弯剪破坏,钢板–纤维增强混凝土组合双连梁试件发生延性较好的弯曲破坏。加入钢板后的钢板–混凝土双连梁试件在峰值点处的承载力相对普通混凝土双连梁提高将近1.56倍,与钢板–纤维增强混凝土组合双连梁试件峰值点处承载力相差不大,表明钢板的内置可以改善双连梁开缝引起的内力损伤,纤维的加入对组合双连梁承载力提高影响不大。在破坏点处,钢板–纤维增强混凝土组合双连梁试件的累积耗能分别是普通混凝土双连梁、内置钢板–混凝土组合双连梁试件的5.26和2.20倍,表现出较好的承载能力、变形能力和耗能能力。直到试件到达最终破坏时,钢板–纤维增强混凝土组合双连梁表面混凝土仍然保持完整,减小甚至避免了混凝土开裂破坏,减少了震后修复费用,为组合双连梁的实际应用提供一定的理论基础。