复合钢管高强混凝土短柱轴心受压性能试验与分析

为研究外方内圆复合钢管高强混凝土短柱轴心受压性能,完成了三组共23个试件的轴压试验和典型试件的非线性有限元分析。试验结果表明：各试件的破坏形态基本相同,为方钢管向外鼓曲,方钢管与圆钢管之间的混凝土酥松、局部压碎;试验结束时,试件纵向应变达到0.09~0.11,尚能承担约70%的峰值竖向力;按文献［8］有关公式计算得到的试件压缩刚度平均值为实测值的83.6%;采用圆钢管对其管内混凝土提供约束,方钢管对混凝土不提供约束、但提供轴压承载力的计算假定,试件轴心受压承载力计算值与试验值吻合良好;非线性有限元计算得到的竖向力 纵向应变曲线及破坏过程与试验结果符合较好。     

玄武岩纤维钢管混凝土短柱轴心受压试验研究北大核心CSCD

通过对5根玄武岩纤维钢管C70混凝土短柱和1根普通钢管C70混凝土短柱进行轴心受压试验,研究了玄武岩纤维掺量和长径比对玄武岩纤维钢管C70混凝土短柱力学性能的影响。结果表明:掺入玄武岩纤维后,钢管C70混凝土短柱极限承载力有一定程度的提高,延性有所增大;但掺入玄武岩纤维对钢管C70混凝土短柱破坏模式的影响不明显。     

配筋薄壁钢管高强混凝土柱的轴心受压性能研究

为了探索配筋对薄壁钢管高强度混凝土柱轴心受力性能的改善机理,进行了18根试件的轴心受压试验。试验中设计了2种混凝土保护层厚度的配筋钢管混凝土及对应的钢筋混凝土、钢管混凝土和素混凝土等6组试件,以弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和破坏阶段的荷载与位移或荷载与应变关系、承载力、套箍系数为评价参数,研究了此类构件的基本力学特性,并发现:核心混凝土内配置钢筋后采用薄壁钢管是可行的;要提高钢管混凝土的工作性能,配置钢筋的效果明显优于增加钢管壁厚的效果。最终提出了适合此类构件的承载力计算公式。     

配筋圆钢管混凝土轴心受压短柱试验研究与承载力分析

在圆钢管混凝土柱内配置钢筋形成配筋圆钢管混凝土柱,可以进一步提高其承载能力,改善构件的塑性及延性。基于圆钢管混凝土的极限平衡理论,通过38个配筋圆钢管混凝土短柱轴压静载试验,揭示其受力机理和破坏形态,并对影响轴压承载能力的若干因素进行比较分析,探讨研究配筋圆钢管混凝土短柱轴压承载力计算方法,为后续研究和规范修订提供参考。     

钢管混凝土核心短柱轴心受压承载力的研究

在前人试验的基础上对钢管混凝土核心短柱轴心受压承载力的计算方法进行初步探讨,提出了两个建议公式并分别比较其计算结果与试验结果,作出定量的评价。     

轴心受压方钢管混凝土短柱极限承载力影响因素研究

为研究轴心受压方钢管混凝土短柱极限承载力的影响因素,文章建立了方钢管混凝土短柱的有限元模型并进行数值分析,将计算结果与试验结果进行比较。在此基础上,分析了方钢管混凝土的宽度,方钢管的厚度,钢材的屈服强度以及核心混凝土的圆柱体抗压强度对方钢管混凝土极限承载力的影响。同时研究了有限元软件的参数取值对极限承载力的影响。研究结果表明:有限元计算的载荷变形曲线与试验结果吻合较好。同时粘性系数,钢管强度,钢管厚度,混凝土强度,钢管混凝土宽度对方钢管混凝土极限承载力影响较大。     

钢管高强混凝土剪力墙轴心受压试验研究

提出一种钢-混凝土组合剪力墙,即钢管高强混凝土剪力墙。通过20个钢管高强混凝土剪力墙试件的轴心受压试验,分析其破坏形态和受力机理,研究管内外混凝土强度、截面钢管混凝土含量、纵筋配筋率、管间混凝土体积配箍率和高厚比等因素对钢管高强混凝土剪力墙轴心受压性能的影响。试验结果表明,弹性工作阶段钢管高强混凝土与外围钢筋混凝土能够协同变形、共同工作;由于钢管对高强混凝土的有效约束,管内可以采用高达C80～C100的高强混凝土,相对于普通混凝土剪力墙具有更高的轴心受压承载力;钢管高强混凝土剪力墙的轴压承载力是钢管间钢筋混凝土与钢管高强混凝土轴压承载力之和,钢管套箍效应的发挥程度与管间混凝土的体积配箍率相关;剪力墙在管外混凝土破坏后,仍能发挥较高且稳定的残余承载力。在试验研究的基础上,利用非线性有限元分析软件ABAQUS,建立剪力墙的力学模型并进行有限元仿真分析,并与试验结果进行对比。依据对试验结果的统计分析,提出了钢管高强混凝土剪力墙轴心受压承载力实用计算式,可供实际工程应用时参考。     

基于神经网络的方钢管混凝土短柱轴心受压正截面承载力计算

针对方钢管混凝土柱受力性能复杂，推导正截面承载力计算公式困难的特点，建立了方钢管混凝土短柱轴心受压正截面承载力的神经网络模型。该神经网络不但具有较好的计算精度，而且可以动态发展。     

钢管混凝土核心柱轴心受压承载力计算

在对23根钢管度混凝土核心柱轴心受压试验数据分析的基础上,提出了核心枉轴心受压正截面承载力的简化计算公式：实例计算表明,简化计算结果与试验结果吻合良好,可以满足工程需要,     

内圆外方复合钢管高强混凝土短柱受压承载力计算

采用统一强度理论对内圆外方复合钢管高强混凝土短柱的受压承载力进行了理论分析,考虑了内、外两层钢管对内层混凝土的双重约束作用以及中间主应力和偏心距的影响,分别推导得出了内圆外方复合钢管高强混凝土短柱轴心受压、偏心受压极限承载力计算公式。通过与相关文献资料试验实测数据进行对比,验证了公式的可行性和正确性,分析结果表明,内、外钢管对于其轴压极限承载力的主要贡献是对混凝土提供了约束作用,而不是自身的轴向承载贡献,研究成果可为工程实践提供参考。     

核心型钢混凝土柱轴压性能试验研究

为研究核心型钢混凝土(CSRC)柱轴压性能及轴力分配规律,进行了5根CSRC柱和2根钢筋混凝土(RC)柱的足尺轴压静力试验。试验结果表明：CSRC柱的承载力和变形能力随配钢率的增加而明显增加;设置配钢率为2.5%和3.2%的核心型钢,试件轴向承载力可分别提高12.7%和23.4%,试件变形能力分别提高36.0%和33.1%。试件各组成部分所承担的轴力占总轴力的比例随轴向变形的发展呈非线性变化。在弹性阶段,试件各部分承担轴力基本按材料弹模与相应截面积的乘积线性分配;在塑性阶段,混凝土承担轴力占总轴力比例逐渐降低,核心型钢承担轴力占总轴力比例逐渐增大,最大可达40.1%。CSRC柱轴压承载力可采用考虑箍筋约束作用的简单叠加法进行计算。     

钢管再生混凝土轴压长柱试验研究及力学性能分析

设计5个圆钢管再生混凝土长柱和5个方钢管再生混凝土长柱,对其进行轴压静力单调加载试验,考虑截面形式、再生粗骨料取代率、长细比3个变化参数,观察试件受力的全过程和破坏形态,得到试件屈服应变、峰值变形、承载力等重要特征点数据,绘制出荷载-变形、荷载-应变、轴压刚度-变形等关系曲线,并分析变化参数对试件承载力的影响规律,采用相关规程计算2种截面形式的钢管再生混凝土轴压长柱的承载力以及在正常使用极限状态下的刚度。试验研究和计算结果表明：钢管再生混凝土轴压长柱受力过程均经历了弹性阶段、屈服阶段和破坏阶段,破坏形态主要有材料强度破坏和弹塑性失稳破坏;再生粗骨料取代率对钢管再生混凝土轴压长柱的承载力影响不大;长细比对圆钢管再生混凝土试件承载力影响较大,随长细比的增加,试件的承载力逐渐降低,而对方钢管再生混凝土试件承载力影响较小。基于计算结果,给出了2种截面形式的钢管再生混凝土轴压长柱的承载力及轴压刚度的设计建议。研究结果可为钢管再生混凝土结构的进一步研究和推广应用提供参考。     

高温作用后圆钢管钢筋混凝土轴压短柱力学性能试验研究

采用立式燃气试验炉对14根在核心混凝土中配置纵向受力钢筋的圆钢管钢筋混凝土短柱进行了按ISO 834标准升降温曲线的明火试验,其中2根短柱用于量测温度场,其余12根短柱冷却至室温后进行轴压静载试验。实测了受火阶段轴压短柱典型部位的截面温度分布和受火后的轴压荷载-轴向变形关系曲线,分析了升温时间和配筋率对受火后钢管钢筋混凝土短柱剩余承载力、刚度和延性的影响规律,同时进行了6根钢管钢筋混凝土短柱常温静载试验,与受火后对应轴压短柱比较,最后结合相关规范/规程提出了高温作用后圆钢管钢筋混凝土轴压短柱承载力的计算式。结果表明:钢管钢筋混凝土短柱受火后仍具有较高的承载力和良好的延性;升温时间对钢管钢筋混凝土短柱火灾后刚度和延性的影响明显大于对承载力的影响;配筋率的增大对钢管钢筋混凝土短柱的火灾后承载力、刚度和延性均有提高;所提计算式的计算结果与试验结果吻合较好,且偏于安全。     

钢管再生混合短柱的轴压性能试验

为揭示钢管再生混合短柱的轴压性能,通过17根试件的轴压试验,考察钢管再生混合短柱与钢管混凝土短柱的7d和28d轴向受力行为,比较二者的刚度、强度和延性。根据国内外钢管混凝土结构设计标准,对试件的抗压承载力进行计算,基于计算结果与试验结果的对比,建议钢管再生混合短柱的抗压承载力计算公式。研究结果表明:①虽然钢管再生混合短柱采用了32%～35%的废弃混凝土,但其轴向受力性能却与全现浇钢管混凝土短柱相当。②根据我国标准JCJ01—89给出的钢管再生混合短柱的抗压承载力计算结果与试验结果吻合较好。     

高温后钢筋再生混凝土轴压短柱受力性能试验研究

为了研究高温后钢筋再生混凝土轴压短柱的受力性能,以再生粗骨料取代率、温度、最高温度持时、混凝土强度和箍筋间距为变化参数,设计40个试件(其中高温后试件32个、常温对比试件8个)进行静力加载试验.观察了高温后钢筋再生混凝土轴压短柱的破坏形态,获得了其承载力、刚度、位移延性系数和耗能等力学性能指标,并对不同变化参数试件的力学性能指标进行分析,探讨了高温后钢筋再生混凝土轴压短柱的承载力计算方法.研究结果表明:随着温度升高,钢筋再生混凝土柱的外观颜色逐渐由青灰色转变为灰白色,其质量烧失率逐渐增大,试件的承载力和初始刚度逐渐降低;再生粗骨料取代率的大小对高温后钢筋再生混凝土轴压短柱的承载力和初始刚度的影响不大;混凝土强度等级越高的试件,其遭受高温后的承载力和初始刚度也越大;最高温度持时和箍筋间距的变化对高温后钢筋再生混凝土轴压短柱力学性能影响不大.     

波纹侧板-方钢管混凝土柱轴压性能研究

为研究波纹侧板-方钢管混凝土柱轴压性能,进行了1个1/2缩尺试件轴压试验,对其受力机理、破坏模式进行分析,发现该类柱具有较好的延性及较高的承载能力。同时对波纹侧板-方钢管混凝土柱进行了有限元分析,分析结果表明:由于波纹板具有较高的侧向刚度,使核心混凝土能够得到较好的约束,但是波纹板基本不承担轴向荷载;破坏形式为钢管局部屈曲、波纹板向外鼓曲、钢管内混凝土及核心混凝土被压碎;随着波纹板厚度增加,承载力、延性提高;随着波纹板强度提高,延性略有提高,对承载力影响不大;承载力随混凝土强度提高而提高,但是延性变差。提出了波纹侧板-方钢管混凝土柱轴压承载力实用计算式,计算值与有限元分析值、试验值吻合较好。     

钢管混凝土边框钢纤维混凝土剪力墙受剪承载力计算

通过5个钢管混凝土边框钢纤维混凝土剪力墙和1个钢管混凝土边框混凝土剪力墙的低周反复加载试验,研究钢管混凝土边框钢纤维混凝土剪力墙的受力机理及破坏模式,分析钢纤维体积率和混凝土强度对其抗震性能的影响。结果表明：钢管混凝土边框钢纤维混凝土剪力墙的破坏模式为剪切破坏;墙体裂缝主要为典型的斜裂缝,钢纤维可有效限制剪力墙裂缝宽度,改善裂缝形态;随着钢纤维体积率的增大,剪力墙受剪承载力、延性和耗能能力明显提高;其他影响因素相同的条件下,钢纤维体积率为0.5%、1.0%和1.5%的剪力墙受剪承载力较未掺钢纤维剪力墙的分别提高了4.4%、12.7%和18.6%;随着混凝土强度的提高,剪力墙受剪承载力和耗能能力明显提高,但延性降低;其他影响因素相同的条件下,钢纤维混凝土强度等级为CF60、CF80剪力墙的受剪承载力较CF40剪力墙的分别提高了24%和37%。结合对文中及国内外相关文献试验数据的综合分析,提出了考虑钢纤维体积率和混凝土强度等影响的钢管混凝土边框钢纤维混凝土剪力墙受剪承载力计算方法,与试验结果吻合较好。     

钢骨高强混凝土短柱轴压力系数限值的试验研究

本文通过33根不同剪跨比试件的试验,对钢骨高强混凝土短柱的延性进行了研究,分析了短柱的主要破坏特征,分析了配箍率、轴压力系数、含钢率对钢骨高强混凝土短柱延性的影响,并得出了影响因素和延性间的关系曲线。由于现行国家规范中没有规定钢骨高强混凝土短柱的轴压力系数限值,本文根据试验结果,提出了不同剪跨比的钢骨高强混凝土短柱满足一定延性要求的轴压力系数限值,试验结果可为规范的修改和工程设计提供参考。     

Study on axial compression performance of high strength H-section steel reinforced concrete composite columns

为研究高强H形钢混凝土组合柱的轴心受压性能以及探究国内外现行规范对此类构件承载力计算方法的适用性，对12根内置Q460、Q690高强H形钢混凝土组合柱及3根内置Q235普通H形钢混凝土组合柱进行轴压试验，研究钢材强度等级、含钢率、长细比和配箍率等参数对构件承载力的影响。试验结果表明：内置Q460、Q690高强H形钢混凝土组合柱与内置Q235普通H形钢混凝土组合柱相比，承载力最大提高幅度分别为19.6%和35.8%；高强H形钢含钢率的提升能显著提高组合柱的承载力；当组合柱长细比在23.0~45.9范围变化时，其对承载力影响不明显；提高配箍率对内置Q690的H形钢混凝土组合柱承载力的提高幅度高于内置Q460的H形钢混凝土组合柱。将试验结果与我国JGJ 138—2016《组合结构设计规范》、美国ANSI/AISC 360-16和欧洲EN1994-1-1:2004中的H形钢混凝土组合柱轴压承载力公式计算值进行对比可得，各国规范的计算值均偏于保守，JGJ 138—2016的计算值与试验结果最为接近。考虑箍筋对混凝土的约束效应，对JGJ 138—2016的组合柱轴压承载力计算公式进行修正，修正公式所得承载力计算结果与试验结果误差降低至10%以内。基于约束效应建立组合柱有限元模型，考虑约束效应的承载力有限元模拟结果与试验结果吻合良好，误差在5%以内。