多室式钢管混凝土T形柱压弯性能分析

对几种新型多室式钢管混凝土T形柱形式,通过有限元方法研究其典型压弯受力性能,考虑多室式布置方式、轴压比、混凝土强度等因素的影响。有限元分析结果与试验结果基本符合,其中将腹板钢材延伸到翼缘内,并在最为薄弱的腹板尖端加厚钢板的多室式布置最为合理。研究发现,随轴压比增大,曲线延性下降,构件正向和负向承载力差距变大。混凝土强度下降时,承载力有小幅下降,构件的延性位移有所增加。     

高强H形钢混凝土组合柱偏心受压性能试验研究

为研究高强H形钢混凝土组合柱的偏心受压性能以及验证采用国内外相关规范计算此类构件承载力的可行性,进行了1∶3缩尺的10根内置Q460、Q690高强H形钢混凝土组合柱与2根内置Q235普通H形钢混凝土组合柱的偏心受压试验,研究型钢钢材牌号、相对偏心距、含钢率与箍筋间距对组合柱偏压承载力与延性的影响。研究结果表明：当型钢钢材牌号由Q235提升至Q460、Q690时,组合柱的承载力和延性均有明显提升,型钢钢材牌号为Q690的组合柱承载力提高幅度略高于Q460的,其位移延性系数提高幅度明显高于Q460的;增大相对偏心距和含钢率可显著提升高强H形钢混凝土组合柱的延性;较小箍筋间距有利于充分发挥Q690高强H形钢的材料性能。将试验结果与按我国JGJ 138—2016《组合结构设计规范》、欧洲EN 1994-1-1:2004以及美国ANSI/AISC360-16得到的型钢组合柱偏压承载力计算结果进行对比。结果表明,按EN 1994-1-1:2004、ANSI/AISC360-16得到的高强H形钢组合柱偏压承载力计算结果与试验结果相差较大,总体上偏于保守;按JGJ 138—2016的计算结果与试验结果...     

采用塑性损伤模型分析钢-混凝土组合构件的静力性能

在大型通用有限元软件ABAQUS中,为混凝土材料定义了一种材料模型:塑性损伤模型.它可以模拟混凝土材料的拉裂和压碎等力学现象,而且使用也较为方便.在本文中,作者结合自己的研究工作,介绍了塑性损伤模型在钢管混凝土柱、型钢-钢管混凝土柱和钢管混凝土叠合柱静力性能分析中的应用,详细讨论了混凝土塑性损伤模型中有关参数的设置方法.计算结果表明,在准确合理建模和设置参数的前提下,可以利用ABAQUS中的塑性损伤模型准确地模拟钢-混凝土组合构件的静力性能,从而减小实验工作量,节约开支.本文的有关论述和方法可为同类研究提供参考.     

T形截面方钢管混凝土组合异型柱的单向压弯力学性能和承载力研究

由于T形截面方钢管混凝土组合异型柱的压弯性能研究较少,为了对此特性展开分析研究,对其进行了单向压弯试验、有限元分析及理论计算;得到T形截面方钢管混凝土具有良好的延性和较好的承载力的结论,并提出了考虑钢管和混凝土组合刚度影响的等效长细比的计算公式。     

H形钢构件双轴压弯滞回试验的设计和实现

设计了一套H形钢构件双向压弯滞回加载测量试验系统,用以实现H形钢构件在三轴受力时的加载和试件响应的精确测量。试验系统具有如下特点:加载系统采用万向铰-跟动装置系统,能够精确实施既定的加载方案,避免加载时产生附加弯矩和扭矩,有效消除摩擦力的影响;试验位移测量系统能够精确测量得到试件加载时的三维空间响应;试验应变测量布置可考察柱底部翼缘和腹板屈服及屈曲的发生,并可利用加载时弹性段的应力反算水平反力,进而计算其摩擦力;试验结果显示试验加载和测量系统相对都比较稳定,所得到的试验结果可靠,可以进行H形钢构件双轴压弯滞回性能的研究。     

高强钢焊接箱形截面压弯构件局部稳定试验研究

为研究高强钢压弯构件的局部稳定性能,对5个Q460C和5个Q690D钢焊接箱形截面构件进行了单向偏压试验,分析了其破坏形式、局部稳定性能以及承载力;将实测承载力与欧洲规范EN 1993-1、我国标准GB 50017—2017和美国规范ANSI/AISC 360-16相关公式计算结果相比较,以验证各规范对Q460C钢和Q690D钢焊接箱形截面压弯构件屈曲后强度计算的适用性。研究结果表明：所有高强钢焊接箱形截面压弯构件均在柱中附近发生局部屈曲破坏;由轴向压力-轴向压缩变形或轴向压力-水平位移曲线可知,其为极值点失稳;构件的轴向压力-水平位移或轴向压力-应变曲线的形状和局部屈曲模式有关;在翼缘宽厚比为28.1～56.3、腹板高厚比为40.2～80.4、偏心距为20～50 mm范围之内,EN 1993-1和GB 50017—2017中的屈曲后强度计算公式仍然适用于Q460C和Q690D钢焊接箱形截面压弯构件,而ANSI/AISC 360-16中的相关公式需要进一步修正。     

T形截面方钢管混凝土组合异形柱压弯承载力的神经网络方法研究

对T形截面方钢管混凝土组合异形柱压弯性能进行了有限元分析和试验研究,通过对所得结果进行对比分析,验证了有限元程序的可行性。此外,通过神经网络学习及承载力结果对比,验证了神经网络的可行性和精确性。并采用神经网络对T形截面方钢管混凝土组合异形柱压弯承载力影响因素进行了参数化分析。结果表明,承载力随着钢材强度、混凝土强度、钢管尺寸的增大而增大。     

带T形钢的内置钢管混凝土组合柱轴压性能研究

为研究带T形钢的内置钢管混凝土组合柱(简称组合柱)的轴压性能,以T形钢翼缘宽度、翼缘厚度、腹板高度和体积配箍率、截面形式为试验参数,按照缩尺比例1∶3设计并制作了9个带T形钢的内置圆钢管混凝土组合柱、1个带T形钢的内置方钢管混凝土组合柱和1个十字形钢混凝土组合柱并对其进行轴压试验,研究组合柱的破坏形态、荷载-位移曲线、应变发展规律,并分析组合柱的受力机理和各参数对其轴压性能的影响;采用ABAQUS软件建立有限元模型,对比峰值荷载、峰值荷载时有限元与试验得到的组合柱的混凝土损伤和钢材破坏形态,在验证模型正确的基础上,进一步研究组合柱材料属性(混凝土强度、钢材强度)和几何参数(T形钢翼缘(腹板)尺寸、钢管径厚比)对其轴压性能的影响。研究结果表明：峰值荷载后,在箍筋和T形钢板的共同约束作用下,钢管外围混凝土性能得到改善,组合柱延性较好;钢管外围混凝土强度等级从C40提高至C80,峰值荷载提高25%～28%,而提高钢管内混凝土强度等级对提升峰值荷载效果不显著,建议钢管内混凝土强度不宜大于钢管外混凝土强度;钢管径厚比宜在10～18内取值,可显著改善该类组合柱的延性。     

T形、L形截面钢筋砼双向压弯构件正截面承载力的研究

对１１根Ｔ形、６根Ｌ形及２根矩形截面钢筋砼双向压弯构件进行了试验研究,在此基础上用电算程序进行理论计算,结果与试验结果吻合较好。同时还根据大量电算分析揭示了Ｔ形、Ｌ形截面双向压弯构件正截面承载力的变化规律。最后,编写了用于配筋计算的电算程序,该程序亦适用于其它任意截面形状压弯构件的正截面承载力计算。     

L形截面部分包覆钢-混凝土组合柱弱轴压弯整体稳定

为了研究L形截面部分包覆钢-混凝土组合(PEC)柱的压弯稳定性能，对L形截面PEC柱进行了弱轴压弯试验和有限元分析。试验研究中设计并制作了3个L形PEC柱试件，变化参数为长细比和偏心距。试验结果表明：截面形状和主钢件分布的几何非对称性，以及混凝土材料拉压强度的非对等性，造成L形PEC柱在受力后截面中和轴的偏转，导致构件发生弯扭变形。有限元分析表明，L形截面的肢背或肢端受压对构件承载力有一定影响；长细比较小(即长细比为10～30)时，肢背受压的构件轴力-弯矩相关曲线具有大小偏心分界的特征，但长细比较大(即长细比大于60)时，整体失稳成为控制破坏模式，相关曲线向原点内凹。建议了L形PEC柱绕弱轴压弯时的整体稳定承载力计算公式，与试验和有限元参数分析结果对比表明：当长细比小于60时，建议公式可以适用，当长细比大于80时，建议公式偏不安全，需进一步改进后才能用于工程设计。     

组合T形截面钢管混凝土柱偏心受压试验研究

在分析各种异形钢管混凝土柱工程应用的基础上,提出组合T形截面钢管混凝土柱。考虑长细比、偏心距等参数的影响,设计制作18个组合T形钢管混凝土柱试件。通过偏心受压试验,对长细比16.0<λ≤28.8的组合T形钢管混凝土柱压弯性能进行研究,考察试件的破坏形态,实测试件的荷载-应变曲线和荷载-柱中挠度曲线,分析各参数对试件偏心受压力学性能的影响。通过试验数据回归分析,参考国内外相关规范,提出组合T形截面钢管混凝土柱偏心受压承载力计算公式。试验结果表明：偏心受压柱均为弯曲失稳破坏,长细比越大,弯曲破坏特征越明显;偏心距越大,试件极限承载力越低。研究表明,组合T形钢管混凝土柱的两个组成部分能很好地协同工作,力学性能较好;所提出的承载力计算公式可供工程设计参考。图10表3参8     

多室式钢管混凝土T形偏压短柱性能分析

采用ABAQUS软件,建立了多室式钢管混凝土T形短柱的有限元模型。对3个轴压短柱试件进行了模拟分析,得出荷载-位移曲线,并将计算结果与试验结果进行了对比。在此基础上对多室式钢管混凝土T形短柱的偏压性能进行了大量数值模拟计算,得出了其N/Nu-M/Mu相关曲线,分析了各参数对其N/Nu-M/Mu相关曲线的影响。参考矩形钢管混凝土柱承载力的计算理论和方法,在分析计算数据的基础上,建立了多室式钢管混凝土T形短柱偏压承载力的简化计算公式。分析结果表明,所提出的偏压强度承载力计算公式与数值模拟结果符合良好,可供工程设计参考。     

Finite element analysis on eccentrically compressive behavior of T-shaped multi-partition steel-concrete composite shear walls with limited width

采用合适的约束混凝土本构关系曲线,建立了T形多腔钢-混凝土组合构件的ABAQUS有限元计算模型,将有限元分析结果与文献试验结果进行对比,二者吻合较好。在验证了有限元模型及选取核心混凝土本构关系曲线可靠性的基础上,利用该有限元模型对T形短肢多腔钢-混凝土组合剪力墙的压弯受力全过程进行了分析。结果表明：在偏压荷载作用下,试件达到峰值荷载之前,多腔钢管已达到承载力,之后核心混凝土所承担的荷载仍继续增加,在试件达到峰值荷载后,核心混凝土达到承载力;与受拉区相比,受压区多腔钢管对核心混凝土的约束作用更为显著;受压区腔体角部核心混凝土强度提高幅度最大,内隔板附近次之,腔体中心处较小。     

圆锥形中空夹层钢管混凝土偏压构件受力性能研究

将圆锥形中空夹层钢管混凝土用于风电塔筒或输电塔架时,为满足在塔筒内设置设备等需求而将该类构件空心部分加大。为研究该类构件的偏压受力性能,进行了12个大空心率下的圆锥形中空夹层钢管混凝土偏心受压构件的试验研究,主要试验参数为荷载偏心率和长细比。利用ABAQUS软件建立有限元分析模型,对圆锥形中空夹层钢管混凝土偏心受压构件的典型破坏模态和荷载-变形关系曲线进行模拟,所得计算结果与试验结果基本吻合。通过典型算例分析了受力过程中钢管和混凝土各自所承担的荷载和纵向应力分布情况,同时分析了内、外钢管与混凝土之间相互作用力的变化情况。结果表明：偏心率和长细比对圆锥形中空夹层钢管混凝土偏心受压构件承载力及刚度有显著影响;该类构件力学行为与等截面圆中空夹层钢管混凝土偏心受压构件类似,锥度的存在使破坏位置从等截面柱的中部上移到锥形柱的3/4柱高处(柱顶处),因此在设计大空心率圆锥形中空夹层钢管混凝土偏压(压弯)构件时应考虑柱头处加强。同时,对该类构件压弯承载力计算方法给出了建议。     

负弯矩作用下钢-混凝土组合梁受力性能试验研究

通过8根跨度为3.0m和4.2m的钢-混凝土组合梁在负弯矩作用下的受力性能试验,研究了端部弯矩、跨度、H形钢的腹板高厚比、抗剪连接栓钉数量、设置横向加劲肋等因素对组合梁失稳破坏模式、受弯承载力及转动能力的影响。试验结果表明：对两端部作用数值相等的负弯矩工况,组合梁发生畸变失稳,其受弯承载力小于组合梁全截面塑性弯矩,转动能力偏小,而对其他接近实际结构的负弯矩工况,组合梁发生局部失稳或局部与畸变耦合失稳,其受弯承载力大于组合梁全截面塑性弯矩,转动能力较大;随着腹板高厚比减小或者在腹板上设置横向加劲肋,组合梁的受弯承载力和转动能力都有明显提高。     

#br# 偏压荷载下钢管混凝土柱的抗扭性能试验研究

自重和水平地震作用将对曲线梁桥中墩梁固结的墩柱和拱桥钢管混凝土结构的主拱产生偏压和扭转复合效应。为研究钢管混凝土柱在偏压荷载作用下的抗扭性能,完成了8个不同截面形状钢管混凝土柱试件单调纯扭加载、往复纯扭加载和偏压-往复扭转加载拟静力试验。试验结果表明：钢管混凝土柱在往复扭转作用下的滞回曲线较为饱满,没有“捏拢”现象产生,试件的强度和刚度的损伤退化程度较低,具有较好的耗能能力。矮柱试件破坏现象较高柱试件更为明显,矮柱试件的屈服转角小于高柱,屈服扭矩与高柱相差不大,极限承载力大于高柱,极限转角小于高柱,耗能能力比高柱更好。偏压-往复扭转荷载作用下的方形截面试件刚度退化较为明显,偏压作用导致方钢管混凝土柱试件耗能能力降低。极限状态下,偏压作用改变了钢管的褶皱角度。     

Experimental research on CFST member with different sections under combined compression and bending

以轴压比为变化参数,进行了4根圆形和4根哑铃形钢管混凝土柱的压弯试验,对两种截面钢管混凝土柱在压弯荷载作用下的变形模式、荷载-变形曲线和压弯相关曲线进行了对比分析。结果表明：两种截面钢管混凝土构件随着轴压比的增大,构件的延性呈降低的趋势,由于哑铃形截面面内刚度较大,相同轴压比下哑铃形钢管混凝土抵抗弯矩和变形的能力要强于圆形钢管混凝土。通过对圆钢管混凝土和哑铃形钢管混凝土压弯曲线的分析,发现直接采用圆钢管混凝土的压弯相关曲线方程计算哑铃形钢管混凝土,结果偏于保守,还需进一步的有限元分析才能提出适用于哑铃形钢管混凝土的压弯相关曲线。     

不同加载角度下T形带肋和多室钢管混凝土构件受弯性能研究

为研究不同加载角度下T形带肋和多室钢管混凝土构件的纯弯性能,以加载角度(0°、63°、90°、117°和180°)为试验参数,进行了 11个T形钢管混凝土构件(包括5个带肋、5个多室和1个无肋)的纯弯试验,获得了破坏形态、弯矩-挠度曲线、应变、受弯承载力和抗弯刚度.建立了不同加载角度下T形构件有限元模型,考虑了残余应力...     

方钢管再生混凝土长柱偏心受压承载性能试验研究

为了研究方钢管再生混凝土偏心受压长柱的受力性能,设计了15个试件进行静载试验,考虑了再生粗骨料取代率、长细比和偏心距3个变化参数。通过试验得到了试件的破坏形态、荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、截面应变分布情况以及试件的承载力等重要数据,对再生粗骨料取代率、长细比、偏心距等变化参数对方钢管再生混凝土偏心受压长柱承载性能的影响进行分析,利用国内外相关规程的计算方法对方钢管再生混凝土偏心受压长柱承载力进行计算,并与试验实测结果对比分析。研究结果表明：方钢管再生混凝土偏心受压长柱的承载力、破坏形态、变形特性、截面应变分布与普通方钢管混凝土偏心受压长柱相似,方钢管再生混凝土偏压长柱同样具有良好的承载力和变形能力,试件的承载力随着长细比和偏心距的增大而减小,而再生粗骨料取代率对其影响不大,根据规程DBJ 13-51-2003得到的方钢管再生混凝土长柱承载力的计算结果与试验结果吻合较好。研究结果可为方钢管再生混凝土的进一步研究和推广应用提供参考。