钢管混凝土构件侧向冲击动力响应的实验研究

通过落锤冲击实验，对固简支钢管混凝土柱在侧向冲击荷载作用下的动力响应问题进行了研究，分析了钢管壁厚、落锤冲击高度对最大冲击力、冲击力作用时间及构件挠度值等因素的影响，为钢管混凝土构件耐撞性能的研究提供了依据。     

侧向冲击下钢管混凝土(CFST)构件的性能:试验和有限元模型

研究钢管混凝土(CFST)构件的冲击特性。通过一系列试验来获得侧向冲击下受冲击力影响的组合构件的失效模式和时程分析。试验参数包括CFST样本的轴向载荷等级、约束因素和冲击能。建立一个包含钢筋和混凝土材料应变率效应、钢管和核心混凝土间相互作用以及外部钢管对核心混凝土约束效应的有限元模型。试验数据被用于验证有限元模型的准确性且基本上与之吻合。同时使用有限元模型进行了CFS冲击性能的全过程分析。     

中空夹层不锈钢钢管混凝土构件的侧向撞击试验及有限元分析

利用DHR9401落锤式冲击试验机完成了6组、3种工况的不锈钢圆管-混凝土-钢管组合构件的侧向撞击试验。试验中记录了冲击力时程曲线,并获得了试件的整体残余变形和破坏模式。试验结果表明:随着冲击高度的增大,试件的冲击力平台值、冲击时间增大,整体变形及局部变形增大;随着空心率的增大,试件平台段趋于不稳定,峰值段逐渐消失,抗冲击性能下降。在试验研究的基础上,采用ABAQUS建立了其有限元分析模型。与试验结果的对比分析表明,采用文中建立的有限元分析模型所得计算结果与试验结果具有良好的一致性。     

侧向冲击下固简支钢管混凝土构件的数值模拟

在实验的基础上，运用有限元分析软件ANSYS／IS～DYNA，对一端固支一端简支的圆钢管混凝土在侧向冲击荷载作用下进行数值模拟，主要研究了钢管混凝土的整体变形情况。     

CFRP包裹环向脱空钢管混凝土构件的有限元分析

在合理选取碳纤维增强复材(CFRP)、钢材和核心混凝土的材料本构模型及其各自单元类型并结合构件实际受力情况设置了相应的接触模型、边界条件和加载方式的基础上,建立了CFRP包裹带环向脱空缺陷的钢管混凝土构件在轴心受压状态下的有限元模型。验证模型的可靠性后,利用所建立的有限元模型对CFRP包裹带环向脱空缺陷的钢管混凝土构件的荷载-变形过程、各部件的应力发展及接触应力变化进行了剖析。结果表明,环向脱空缺陷的存在使得钢管与核心混凝土的接触时刻延迟,二者在峰值荷载前没有发生接触,各自均单独受力。CFRP在达到其极限抗拉强度之前,限制了外钢管的变形,延长了钢管与核心混凝土在接触之后的共同工作时间,提高了二者之间的接触应力及构件的轴压承载力。     

内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土长柱轴压性能试验

为了研究内置碳纤维复合材料(CFRP)圆管的方钢管高强混凝土长柱的力学性能,对4根内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土柱和4根方钢管高强混凝土柱进行了承载力对比试验研究,绘制了荷载-变形曲线,并对内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压长柱的力学性能进行了全过程分析.结果表明:在含钢率相同的条件下,随着长宽比的增大,相同CFRP层数的方钢管高强混凝土柱承载力有所降低;随着CFRP层数的增加,在长宽比相同的情况下,方钢管高强混凝土柱承载力有显著提高;对核心混凝土的约束效应增加,延缓了构件的屈服时间;CFRP层数对试件的承栽力影响更为显著.     

简支钢管混凝土构件侧向冲击挠度的数值模拟

介绍了用LS-DYNA3D显式有限元程序，通过建立简支钢管混凝土模型，分析研究了钢管混凝土构件受到侧向冲击物冲击时，钢管混凝土侧向变形的影响因素及其变化规律。     

内置CFRP管的方钢管混凝土轴压短柱失效分析及延性优化

为了分析内置CFRP管(碳纤维增强塑料圆管)的方钢管混凝土轴压短柱失效原因,并探索延性优化的方法,基于相关试验的文献资料,采用有限元方法对轴压短柱工况进行计算,并结合试件剖析失效的原因。采用麦夸特法回归分析,提出内置CFRP管的方钢管混凝土柱延性优化初探计算式。结果表明:CFRP管破裂是内置CFRP管的方钢管混凝土轴压短柱最终失效的主要原因;内置CFRP管的方钢管混凝土轴压短柱的核心混凝土裂缝开展较普通方钢管混凝土范围更小;CFRP管粘结长度不足,会导致内置CFRP管的方钢管混凝土轴压短柱无法充分发挥力学性能。适当提高碳钢约束比ξf/ξs,可以改善和优化内置CFRP管的方钢管混凝土轴压短柱的延性性能。     

钢管混凝土构件的非线性有限元分析

建立了钢管混凝土构件的非线性有限元模型,采用三维等参元来模拟钢管和混凝土,考虑了钢管和混凝土两种材料的非线性性质。在VC＋＋6．0平台下自行开发了有限元分析软件CCFST。利用该软件对钢管混凝土轴压短构件进行了分析,并用试验结果验证了计算结果的可靠性。     

内置碳纤维工字形复材的方钢管混凝土偏压中长柱力学性能研究

采用ABAQUS软件,在合理选用材料本构模型的基础上,对18个偏压中长柱进行全过程分析,考察长细比、偏心率、钢材屈服强度等因素对构件极限承载力及荷载-跨中挠度曲线的影响。分析结果表明:构件荷载-跨中挠度曲线可分为弹性阶段、弹塑性阶段、下降段和平缓段4个阶段。长细比、偏心率和含钢率对构件力学性能影响较大,随着长细比和偏心率的增加,构件的极限承载力迅速下降;增加含钢率可以提高构件的极限承载力;增加混凝土强度可以提高构件的极限承载力,但延性有所降低;随着钢材屈服强度的提高,构件极限承载力提高,但荷载-跨中挠度曲线的弹性阶段几乎不变。     

方钢管混凝土柱-穿筋钢梁节点有限元分析

基于大型有限元分析软件ABAQUS,研究在低周反复荷载作用下新型钢管混凝土结构节点——方钢管混凝土柱与钢梁的穿筋节点的力学性能,并将计算值与试验值进行对比,验证非线性分析方法的有效性。建立同时考虑几何非线性、材料非线性的有限元分析模型,分析在低周往复荷载下该节点的破坏模式、承载力、延性及耗能能力等。计算值与试验值吻合度较高,验证了有限元分析模型的准确性,并进一步分析了该节点的力学性能。计算结果发现滞回曲线饱满,位移延性系数理论值介于3.79~4.91,耗能比理论值均大于0.9。新型穿筋节点传力路径明确,延性及耗能能力较好,有限元分析模型能够较好地模拟该节点的力学性能,为进一步研究和改善该节点提供更方便、经济的方法。     

反复荷载下钢管混凝土柱力学性能的有限元模拟

本文建立了钢管混凝土的非线性有限元模型,对其在往复荷载作用下的滞回性能进行了数值模拟。有限元模型考虑了反复荷载作用下混凝土的损伤、构件的几何非线性以及钢筋和内钢管与混凝土之间的粘结滑移。算例分析结果表明,有限元计算和试验结果总体上吻合良好。     

钢管混凝土的截面形式及其承载力分析

针对钢管混凝土快速发展的现状,介绍了钢管混凝土的圆形截面、矩形截面、中空夹层截面和实心双层截面等形式及受力特点。为了能方便地分析各种截面形式的承载力性能,对几种截面形式的轴心受压极限承载力用大型有限元软件ANSYS,加入不同的混凝土本构关系进行了承载力分析计算,得到了这些截面形式的钢管混凝土的承载力-位移关系曲线以及应力云图;并同已有的试验或计算结果进行了比较,其结果较为吻合。对于钢管混凝土的截面选择和极限承载力的计算有一定的参考意义。     

侧向冲击作用下圆钢管混凝土构件的数值模拟分析

首先利用LS—DYNA程序对一圆钢管混凝土构件落锤冲击试验进行数值模拟;然后对1根两端固支的钢管混凝土构件在侧向冲击作用下的动力响应进行分析,模拟过程中混凝土采用能较好模拟复杂试验结果的CONCRETE_DAMAGE_REL3模型,钢管采用随动硬化模型,同时通过共用节点方法模拟钢管和混凝土之间的相互作用,通过面面接触方式模拟冲击体与构件之间的接触作用;最后对两端固支的钢管混凝土构件在不同条件下的动力响应进行比较和分析,得到了冲击体动能、冲量对构件变形、支座和跨中内力的影响。结果表明：试验结果与数值模拟结果符合较好,采用该数值模拟方法可以很好地模拟圆钢管混凝土构件在侧向冲击荷载作用下的动力响应。     

多腔体方钢管混凝土短柱轴压力学性能研究

对9个多腔体方钢管混凝土柱进行了轴压试验,研究了腔体数量、钢管与内部腔板壁厚比t/t1对试件承载力、延性和变形能力的影响.同时使用ABAQUS软件对多腔体方钢管混凝土柱进行了全过程受力分析,模拟结果与试验结果吻合良好.结果表明:在达到承载力之前,单腔体方钢管混凝土试件已经发生鼓曲,鼓曲在达到承载力后迅速增大从而导致焊缝...     

应用超声波技术检测方形钢管混凝土缺陷

简要介绍了超声波检测的历史和原理。并将这种技术应用到对方钢管混凝土的检测中去,通过对不同检测结果的分析,指出了可能存在的缺陷部位及相应的补救方法,并提出了应用超声波技术检测方形钢管混凝土时应注意的一些问题。     

侧向冲击对钢管混凝土受压承载力影响研究

为研究侧向冲击作用对钢管混凝土结构性能的影响,首先基于ABAQUS的非线性有限元静态、动态计算方法,采用实体、壳体单元对钢管混凝土结构受压承载力及受侧向撞击后的变形进行了数值模拟,数值模拟结果与已有试验结果吻合较好。同时为了验证准静态计算方法的有效性,采用静态、准静态计算对受撞击前钢管混凝土结构的受压承载力进行了模拟,模拟结果同样吻合良好,且准静态计算降低了分析难度。最后用准静态计算方法给出了构件受撞击后剩余受压承载力的拟合计算公式。结果表明:撞击速度越大,构件局部变形越大,屈服荷载越低;约束效应系数为影响钢管混凝土构件抗冲击性能的重要因素;拟合计算公式具有一定的参考价值。     

碳纤维板加固砖墙抗剪性能的有限元分析

采用大型有限元软件ANSYS8．0,对单调水平荷载下碳纤维加固砖墙的受力性能进行了计算分析。计算结果和试验结果比较表明,只要建模适当,采用已有软件可以定量分析碳纤维板加固砖墙的抗剪性能。为该类墙体抗震性能分析找到一个有效的数值模拟工具。     

钢管钢纤维混凝土短柱轴压性能的有限元分析

对3根钢管混凝土试件(1根钢管混凝土短柱和2根钢管钢纤维混凝土短柱)进行轴压试验。试验结果表明:掺入钢纤维能有效提高钢管混凝土柱的延性,对其承载力的提高作用较小。在此基础上,采用有限元软件ABAQUS对钢管钢纤维高强混凝土短柱的轴心受压性能进行有限元分析,实验结果与有限元结果符合良好。对轴压短柱进行参数分析,分析钢管壁厚,混凝土强度及钢纤维含量对钢管混凝土柱力学性能的影响。研究表明:钢管壁厚对轴压短柱的承载力影响较为明显,其延性也略有提高;混凝土强度对钢管混凝土柱的承载力有一定提高,但随着强度的增大延性略有降低;钢纤维含量对轴压短柱的承载能力略有提高但对其延性的提高作用较为明显。     

Experimental research on concrete-filled square steel tubular slender columns with inner I-shaped CFRP under axial compression

对7个内置工字形CFRP型材的方钢管混凝土长柱进行了轴压性能试验研究,得到了荷载-跨中挠度曲线和荷载-应变曲线,并分析了其受力过程及破坏特征。试验结果表明：内置工字形CFRP型材的方钢管混凝土轴压长柱的破坏模式为弯曲失稳破坏。随着长细比的增大,试件的承载力降低。试件的荷载-挠度曲线可分为弹性段、弹塑性段以及下降段。采用ABAQUS有限元分析软件对内置工字形CFRP型材的方钢管混凝土轴压长柱受力性能进行有限元模拟,模拟结果与试验结果吻合良好。在此基础上,分析了长细比、混凝土强度、钢材强度、含钢率和有无CFRP对组合柱受力性能的影响。分析结果表明,长细比对柱的受力性能影响较大,随着长细比的增加柱的承载力明显下降;提高混凝土强度可以提高柱的承载力,但延性有所降低;提高钢材强度和增大含钢率均可以提高柱的承载力;设置工字形CFRP型材可以提高柱的承载力和变形能力。