钢管初应力对钢管混凝土构件承载力影响的研究

论述了钢管初始应力对钢管混土构件工作性能影响的主要原因，及对这一问题进行研究的必要性，分析了对轴压，压弯和压弯扭剪构件承载力的影响，提出了验算公式和限制钢管初始应力比的建议。     

钢管初应力对钢管混凝土偏压构件承载力的影响

对有钢管初应力的钢管混凝土偏压构件承载力的影响因数进行了探讨,介绍了目前国内对该类构件承载力计算的两种方法,并将两种方法的计算结果进行了比较,分析了两者的计算误差,以进一步加深对钢管混凝土这一复杂结构的认识.     

钢管初应力对钢管混凝土轴压力学性能影响的研究

采用数值方法对考虑钢管初应力的钢管混凝土轴压构件的荷载－变形关系进行了分析，分析结果表明，钢管初应力对钢管混凝土构件的轴压力学性能的影响。并对理论计算和试验结果进行了比较，两者吻合较好。     

钢管初应力影响的方钢管混凝土承载力计算

报导了14个方钢管混凝土试件的承载力试验结果,对初应力系数、荷载偏心率、混凝土强度、试件长细比等因素对承载力的影响进行了分析,给出了钢管初应力对方钢管混凝土压弯构件承载力的影响系数kp·可供设计和施工时的参考.     

考虑几何缺陷的钢管混凝土黏结滑移数值模拟

为研究钢管与混凝土界面黏结机理,参考规范引入钢管几何缺陷的方式,以低阶屈曲模态表征钢管整体几何缺陷,高阶屈曲模态表征钢管局部几何缺陷,在黏结界面插入面-面接触单元并设置100层接触对,通过库伦摩擦滑动准则定义界面黏结-滑移行为,利用ANSYS重启动分析功能实现化学胶结力逐步丧失过程,建立了含几何缺陷的钢管混凝土有限元模型。模拟结果表明:钢管低、高阶屈曲模态适用于模拟钢管整体、局部几何缺陷,叠加后的缺陷大小可模拟±0.5%钢管外径D的几何缺陷。有限元模型可对每级荷载步进行检测,较为准确地描述了推出过程中的时变状态,成功再现了钢-混黏结界面由试件两端向中部逐步发生剥离的过程。与两类黏结滑移曲线对应的钢管整体几何缺陷为:形成拐点后呈下降趋势的黏结滑移曲线与直线状母线的低阶屈曲模态对应,形成拐点后仍缓慢上升的黏结滑移曲线与曲线状母线的低阶屈曲模态对应。钢管局部几何缺陷可归纳为周期性波峰状缺陷,提出了局部几何缺陷波峰数目与钢管径厚比、黏结长度、混凝土强度之间的经验关系式。     

钢管初应力对方钢管混凝土力学性能影响的试验研究

通过14个方钢管混凝土力学性能试验结果,对无初应力和有初应力构件的荷载-挠度关系曲线、荷载-纵向拉应变和压应变的关系曲线进行了对比分析.得到有初应力时对方钢管混凝土力学性能的影响,可供设计时参考.     

初应力对钢管混凝土偏心构件承载力影响的实验研究

通过２９根有初应力和无初应力构件的试验，了解初应力对钢管混凝土偏我件承载的影响，同时，根据相关方程导得的计算公式，对有无实应力的钢管混凝土偏压构件进行了计算与对比，计算表明这种方法实用可行，所得结果可供设计参改。     

初应力对钢管混凝土偏压构件承载力影响的实验研究

通过２９根有初应力和无初应力构件的试验，了解了初应力对钢管混凝土偏压构件承载力的影响。同时，根据相关方程导得的计算公式，对有无初应力的钢管混凝土偏压构件进行了计算与对比，计算表明这种方法实用可行，所得结果可供设计参改。     

钢管初应力对钢管混凝土压弯、压弯扭构件工作性能的影响

把钢管混凝土当作一种组合材料，首次从理论上用有限元法分析了钢管初应力对钢管混凝土压弯和压弯扭构件工作性能的影响。同时，为了工程应用的方便，推导出了有初应力值时钢管混凝土压弯、庄弯扭构件承载力相关方程。为了验证理论分析的正确，完成了一批系统的对比试验。     

初应力对钢管混凝土轴压构件承载力影响的实验研究

本文采用数值分析法分析了初应力对钢管混凝土构件工作性能的影响，得到了轴压析件有初应力时的系列全曲线。理论结果与实验结果吻合较好；从而给出了具有初应力的轴压构件各组合性能指标和设计公式的和修正系数。     

方钢管混凝土压弯构件截面弯矩-曲率滞回性能研究

提出了一种适于计算钢管混凝土压弯构件动力性能的钢材滞回模型,模型中考虑了钢材的环向拉力作用;建立了双向受力压弯构件截面弯矩-曲率关系的纤维模型计算方法,并应用本文提出的钢材模型和已有的混凝土模型编制了纤维模型数值计算程序,计算结果与典型试验结果进行了对比;分析了宽厚比、混凝土强度和钢材屈服强度对方钢管混凝土压弯构件截面弯矩-曲率滞回性能和抗弯承载力的影响.     

钢管砼约束效应系数研究

对钢管砼侧压效应系数及约束效应系数进行了理论分析,建立了二者的关系,并提出了能有效限制核心砼横向变形的约束效应系数的范围。     

钢管约束的钢管混凝土轴压短柱长期变形性能

为分析钢管约束的钢管混凝土柱在长期荷载作用下的变形性能,进行了16个钢管约束的钢管混凝土短柱和2个钢管混凝土短柱的长期持荷试验,持荷时间为350 d。主要研究参数核心混凝土应力比为0.35、0.50和0.65,双层钢管总含钢率为5.8%、10.5%和15.0%,内层钢管与外层钢管含钢率比值为0.30、1.25和2.23。基于素混凝土的长期变形理论计算模型,通过分析施加纵向长期荷载时构件的受力机理,推导出适用于钢管约束的钢管混凝土轴压短柱长期变形的理论计算方法。试验结果表明：长期变形随核心混凝土应力比的提高而增大,随总含钢率、内层与外层钢管含钢率比值的增大而减小。理论计算曲线与试验数据曲线的对比和分析表明：长期变形随相对湿度的减小而增大,采用不同混凝土收缩徐变模型时,相对湿度的影响程度不同,其中CEB-FIP 2010模型的吻合效果最好。建议采用CEB-FIP 2010模型并取相对湿度为100%来计算钢管约束的钢管混凝土柱的长期变形。     

内配格构式钢骨钢管混凝土构件的抗弯性能

对是否设置加劲肋和格构式钢骨等4组内部构造形式不同的钢管混凝土试件进行受弯试验。结果表明：格构式钢骨延缓了试件受拉区混凝土开裂和受压区钢管屈服,有效提高了其抗弯性能。采用有限元软件ABAQUS对试验试件进行数值模拟分析,模拟结果与试验结果吻合较好。在此基础上分析钢管径厚比、钢骨肢件间距、钢骨尺寸、钢骨及混凝土强度等对内配格构式钢骨钢管混凝土构件受弯性能的影响。结果表明：影响构件抗弯性能的主要参数为钢管径厚比、钢骨尺寸及钢骨强度;混凝土强度、钢骨肢件间距对其承载性能影响较小。采用中国规范对试件的抗弯承载力进行计算,采用中国规范、美国规范及欧洲规范对试件刚度进行计算,并将计算结果与试验结果进行对比。结果表明：中国规范对该类构件抗弯承载力的计算偏于保守;美国规范和欧洲规范对该类构件抗弯刚度的计算偏于保守,中国规范对抗弯刚度的计算误差较大。     

影响钢管混凝土组合桥墩抗震性能的结构参数

为了研究钢管混凝土（CFST）组合桥墩的抗震性能,对5个桥墩试件进行低周反复加载试验,研究轴压比、配箍率、纵筋率和剪跨比对试件骨架曲线、承载能力、位移延性、刚度退化和耗能能力的影响. 建立有限元模型模拟钢管混凝土组合桥墩在水平反复荷载作用下的滞回性能,数值计算结果与试验实测值吻合较好. 采用该有限元模型扩充结构参数范围,进一步分析各参数对组合桥墩抗震性能的影响. 试验及数值模拟结果表明：组合桥墩试件的水平侧移刚度和承载力随轴压比的增加而提高,但位移延性和耗能能力变差;提高配箍率或纵筋率均可改善组合桥墩的抗震性能;剪跨比是影响试件破坏模式的重要因素,随着剪跨比的增加,试件的水平承载力和侧移刚度降低,但变形和耗能能力明显提高.     

异形多腔钢管混凝土柱往复轴压性能试验

为研究内置钢筋笼及内置圆钢管对异形多腔钢管混凝土柱在往复轴压作用下受力性能的影响,进行了3个以Z15大厦为原型的大尺寸异形多腔钢管混凝土柱试件的往复轴压试验,分析了各试件的损伤演化、加卸载全曲线、骨架曲线、承载能力、变形能力、刚度及刚度退化、累积耗能及应变,并采用多国规范对3个试件进行了轴压承载力计算.结果表明:内置钢筋笼能够有效提高试件初始刚度及承载能力;内置圆钢管能够进一步提高试件初始刚度和承载力,且能够显著提高试件的延性、累积耗能能力及后期工作性能;采用各国规范计算得到的承载力结果,因均未考虑横隔板的作用及内外钢板不同的屈服机理,均显著小于试验值。因此需要进一步研究适用于多腔钢管混凝土柱的承载力计算方法,同时,建议实际工程中内置圆钢管来提高异形多腔钢管混凝土柱性能.     

薄壁钢管混凝土短柱轴压力学性能试验研究

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.

     

Performance investigation of square concrete-filled steel tube columns

The behaviour of square concrete-filled steel tube columns under concentrical loading was studied. More than one hundred specimens were tested to investigate the effects of thickness of steel tube on the load carrying capacity of the concrete-filled tubular columns (CFTs). The effect of the grade of concrete and content of expansive agent were also investigated. The effect of these parameters on the confinement of the concrete core was studied as well. From the experimental study it was found that for both CFTs with different strength grade concrete core, the ultimate load carrying capacity increases with the increase in percentage of expansive agent up to 20% but it again decreases at 25% of expansive agent content. It was also shown that the failure mode of CFTs depends on the strength grade of concrete core.     

钢管混凝土结构研究综述

根据国内外对钢管混凝土的研究。介绍了钢管混凝土结构的发展和特点、钢管与混凝土的共同工作、钢管混凝土构件的受力性能及其有关计算理论,并介绍了钢管混凝土在我国的工程应用状况．