圆锥形中空夹层钢管混凝土构件压弯剪受力性能研究

为研究圆锥形中空夹层钢管混凝土构件压弯剪受力性能,利用ABAQUS有限元软件建立了数值分析模型,计算了横向剪力-位移关系曲线,分析了构件破坏模态,提取了各组件相互作用力及荷载分配曲线;最后对影响圆锥形中空夹心层钢管混凝土构件压弯剪受力性能的主要参数进行了数值计算.结果表明:空心率、锥度、混凝土强度等级对圆锥形中空夹层钢...     

钢管约束钢筋混凝土压弯构件滞回性能试验研究与分析

进行了4个圆钢管约束钢筋混凝土(CTRC)和4个方钢管约束钢筋混凝土(STRC)压弯构件滞回性能的试验研究,并进行了两个钢筋混凝土(RC)对比试件的试验研究。试验中的主要参数为轴压比(0.34、0.65和0.80)和混凝土强度等级(C30和C60)。试验结果表明,由于钢管对核心混凝土的有效约束,核心高强混凝土柱的承载力、延性和耗能能力得到了显著提高。随轴压比和混凝土强度的提高,CTRC压弯构件的受弯承载力提高;但轴压比和混凝土强度对试件的延性无明显影响。随轴压比和混凝土强度的提高,STRC压弯构件的受弯承载力提高,但延性下降。相同轴压比条件下,CTRC压弯构件的受弯承载力和延性明显优于STRC构件。根据试验结果,建议了钢管约束钢筋混凝土柱截面受弯承载力的计算方法。建立了钢管约束钢筋混凝土压弯构件的纤维模型数值计算方法,计算中采用随荷载的增加而不断增大钢管对核心混凝土的约束效应的方法,数值计算结果与试验结果吻合良好。     

复合受力作用下混凝土构件的剪压比试验研究

统计不同文献的压弯剪试验数据,剪力对复合受力构件的承载力存在削弱作用,而我国设计规范目前采用"柱端弯矩增大系数"、"强节点系数"等调整弯矩、剪力设计值,没有相应压弯剪复合受力的计算方法,也无法量化考虑剪力对复合受力构件承载力的影响。本次课题进行了6个固定剪压比钢筋混凝土Z型柱试件和5个不同预加偏压作用下钢筋混凝土柱的复合受力试验研究,着重研究了复合受力作用中"剪力"的影响机理,通过压剪相关曲线与弯剪相关曲线相比可知,剪应力对压弯剪复合作用的影响尤为显著。因此,在课题研究成果基础上提出剪压比概念,即剪力作用与轴压作用之比值,由此作为混凝土构件复合受力破坏状态的重要判断依据,当剪压比超过0.1时,复合作用中剪力上升为构件破坏的直接因素。     

椭圆钢管混凝土压弯扭复合受力性能及承载力计算方法研究

为研究椭圆钢管混凝土构件在压弯扭共同作用下的受力性能,基于椭圆钢管核心混凝土等效本构模型,通过ABAQUS有限元软件建立了椭圆钢管混凝土构件在压弯扭复合受力作用下的有限元分析模型,并利用已有的试验数据验证了模型的准确性和可行性;系统分析了约束效应系数、轴压比、弯矩比和扭矩比等关键参数对其T/Tu-M/Mu曲线、T-θ曲线和破坏模式的影响规律,最终提出了椭圆钢管混凝土构件在压弯扭复合受力作用下的承载力计算公式。研究结果表明：在一定范围内初始轴压比的提升会使构件的抗扭强度与纯扭构件相比有所提升,而当初始轴压比过大则会显著降低构件的抗扭强度;构件初始弯矩比的增加会使其抗扭强度持续降低;在轴力与弯矩的同时作用下,各自效果依然存在。通过提出的承载力简化计算公式的理论计算值与有限元分析结果的对比,表明该公式可用于评估椭圆钢管混凝土构件在压弯扭复合受力下的极限承载力。研究结果将为椭圆钢管混凝土在实际工程中的设计和应用提供科学依据。     

往复荷载作用下矩形钢管混凝土构件力学性能的研究

以往 ,国内外学者对矩形钢管混凝土构件滞回性能的研究尚少见报道。本文以矩形钢管混凝土构件截面高宽比和轴压比为主要参数 ,进行了 3 0个构件滞回性能的实验研究。利用数值方法分析了矩形钢管混凝土构件的滞回性能 ,理论计算结果与实验结果吻合较好。利用数值方法 ,系统分析和考察了轴压比、长细比、含钢率、截面高宽比、钢材屈服强度和混凝土强度等参数对滞回曲线骨架线的影响规律 ,在此基础上 ,提出了矩形钢管混凝土构件弯矩 -曲率和P -Δ滞回关系模型 ,以及位移延性系数的简化计算方法。     

钢管混凝土基本构件承载力的设计计算——各国规程比较(Ⅱ)

简要介绍了美国LRFD(1994)、日本AIJ(1997)、欧洲EC4(1996)和中国CECS2829(1992)、DL/T5085-1999(1999)、GJB(2001)设计规程中有关圆形截面钢管混凝土(以下简称圆钢管混凝土)、方形截面钢管混凝土(以下简称方钢管混凝土)和矩形截面铜管混凝土(以下简称矩形钢管混凝土)基本构件计算方法的特点,并将以上所述各类方法的计算结果和搜集到的试验结果(圆铜管混凝土包括256个轴压、12个纯弯及106个压弯构件,方钢管混凝土包括184个轴压、15个纯弯及147个压弯构件,矩形钢管混凝土包括75个轴压、8个纯弯及20个压弯构件)进行了对比和分析,本期刊登论文的第二部分.     

哑铃形钢管混凝土压弯相关曲线分析

为研究哑铃形钢管混凝土压弯力学性能,基于4根圆形和4根哑铃形钢管混凝土构件的压弯试验,开展了有限元研究和参数分析。应用有限元软件ABAQUS建立了哑铃形和圆形钢管混凝土有限元模型,分析了两种截面钢管混凝土压弯构件破坏形态,验证了模型的正确性。通过对模型进行参数分析,探究混凝土强度、钢管强度、轴压比和长细比等参数对两种截面形式钢管混凝土压弯承载力和压弯相关曲线的影响规律。结果表明：两种截面形式构件的压弯承载力均随着轴压比的增大呈现先增大后减小的趋势,圆形截面和哑铃形截面构件的临界轴压比分别为0.2和0.4;混凝土与钢材强度等级的提升会使构件压弯承载力增大;而长细比的增大,则会降低构件的压弯承载力。在参数分析的基础上,推导出适合哑铃形钢管混凝土的压弯承载力建议公式,并验证了公式的准确性。     

内配型钢方钢管混凝土构件压弯剪性能研究

为研究内配型钢方钢管混凝土构件压弯剪复合受力工作机理,完成10个内配型钢方钢管混凝土试件的压弯剪试验研究,考虑剪跨比、轴压比和型钢截面形式对构件承载力和破坏模式的影响.运用有限元对试验结果进行模拟,针对典型算例进行受力机理分析,并对影响水平承载力的不同因素进行参数分析和评估.结果表明:内配型钢方钢管混凝土压弯剪试件表现...     

对《矩形钢管混凝土技术规程》（CECS159：2004）有关问题的探讨

针对《矩形钢管混凝土结构技术规程》(CECS159:2004)有关问题,如矩形钢管混凝土截面高宽比限值、轴压强度和抗剪强度的计算方法、钢管的焊接规定和混凝土工作承担系数限值规定,进行了探讨,提出了一些合理的建议。本文的研究成果可供有关专家在修订《矩形钢管混凝土结构技术规程》时参考。     

对《矩形钢管混凝土技术规程》(CECS159:2004)有关问题的探讨

针对<矩形钢管混凝土结构技术规程>(CECSl59:2004)有关问题,如矩形钢管混凝土截面高宽比限值、轴压强度和抗剪强度的计算方法、钢管的焊接规定和混凝土工作承担系数限值规定,进行了探讨,提出了一些合理的建议.本文的研究成果可供有关专家在修订<矩形钢管混凝土结构技术规程>时参考.     

一字形多腔钢管混凝土短肢组合剪力墙轴压性能试验研究及有限元分析

完成了6个一字形多腔钢管混凝土短肢组合剪力墙的轴压试验,研究了此类构件在轴压荷载作用下的受力性能,分析了墙肢高宽比对试件轴压性能的影响。同时,采用有限元软件ABAQUS分析了一字形多腔钢管混凝土短肢剪力墙的力学性能。结果表明:多腔钢管混凝土短肢组合剪力墙具有较高的承载力及良好的变形能力,随着高宽比的增大,试件承载力略有降低,位移延性系数基本不变。ABAQUS有限元分析结果和试验结果吻合良好,可以较好地模拟多腔钢管混凝土短肢组合剪力墙的轴压性能,其受力机理与矩形钢管混凝土类似,内隔板可有效约束混凝土。     

矩形钢管混凝土双向压弯构件的理论与试验研究

对9根方形、矩形钢管混凝土在轴压、单向压弯及双向压弯受力状态下的力学性能进行了研究。构件的主要变化参数为加载角度和截面长宽比。试验结果表明:在受力过程中构件存在扭转,构件绕弱轴的跨中挠度和绕强轴的跨中挠度比值随着荷载的增加而增大,说明在受力过程中构件绕弱轴的刚度不断降低。编制了数值分析程序,采用纤维模型法分析矩形钢管混凝土在双向压弯受力状态下的力学性能,分析过程中考虑了截面变形轴扭转对构件力学性能的影响,理论分析结果和试验结果吻合良好。利用所编制的数值分析程序,分析了在不同加载角度和截面长宽比下变形轴扭转对构件力学性能的影响。分析结果表明:加载角度为45°时,扭转对构件承载力的降低幅度最大,达到20%以上;随着截面长宽比的增加,截面变形轴扭转会明显降低构件的承载力,截面长宽比越大,承载力的降低幅度也越大。     

Experimental and FEA on axial behavior of rectangular multi-partition short-legged composite shear walls

完成了6个一字形多腔钢管混凝土短肢组合剪力墙的轴压试验,研究了此类构件在轴压荷载作用下的受力性能,分析了墙肢高宽比对试件轴压性能的影响。同时,采用有限元软件ABAQUS分析了一字形多腔钢管混凝土短肢剪力墙的力学性能。结果表明：多腔钢管混凝土短肢组合剪力墙具有较高的承载力及良好的变形能力,随着高宽比的增大,试件承载力略有降低,位移延性系数基本不变。ABAQUS有限元分析结果和试验结果吻合良好,可以较好地模拟多腔钢管混凝土短肢组合剪力墙的轴压性能,其受力机理与矩形钢管混凝土类似,内隔板可有效约束混凝土。     

钢管约束型钢高强混凝土压弯构件的抗震性能研究

进行两个圆钢管约束型钢混凝土和两个方钢管约束型钢混凝土压弯构件的滞回性能试验研究,并进行两个普通型钢混凝土对比试件的试验研究。试件的混凝土为C70高强混凝土,试验中的主要参数为轴压比(n0=0.3和0.5)。试验结果表明,型钢混凝土和钢管约束型钢混凝土压弯构件易发生黏结破坏,因此工程实践中应在型钢翼缘设置抗剪连接件以防止黏结破坏的发生。相同用钢量条件下,圆钢管约束型钢高强混凝土柱的抗弯承载力、延性、极限层间变形能力和耗能性能明显高于型钢混凝土柱。随轴压比的提高,圆钢管约束型钢高强混凝土压弯构件的抗弯承载力提高,但轴压比对构件的层间变形能力无明显影响。相同用钢量条件下,方钢管约束型钢高强混凝土柱的抗弯承载力与型钢混凝土柱基本相同,但方钢管约束型钢高强混凝土柱的延性、极限层间变形能力和耗能性能明显高于型钢混凝土柱。随轴压比的提高,方钢管约束型钢高强混凝土压弯构件的抗弯承载力提高,但轴压比对构件的层间变形能力无明显影响。根据试验结果和理论分析结果建议了钢管约束型钢混凝土柱的截面抗弯承载力计算方法,提出设计建议,可为工程实践提供参考。     

GFRP增强方钢管再生块体混凝土柱的受剪性能试验研究

对再生块体混凝土构件施加外部约束是提高其受力性能的有效途径,通过13根方钢管再生块体混凝土柱试件与10根GFRP增强方钢管再生块体混凝土柱试件的受剪性能试验,考察了废旧混凝土块体取代率、剪跨比、轴压比及环向GFRP层数等参数对试件横向剪力-变形曲线与受剪承载力的影响,检验了采用现有设计公式预测试件受剪承载力的有效性。研究表明:方钢管再生块体混凝土柱及GFRP增强方钢管再生块体混凝土柱的受剪性能受剪跨比和轴压比的影响较大,其横向剪力-变形曲线随上述两参数变化呈现3种典型形态;当废旧混凝土块体取代率低于35%且新、旧混凝土强度差不超过15 MPa时,再生块体对柱受剪性能的影响总体较小;剪跨比不大于0.5时环向粘贴单层GFRP布对柱受剪承载力的提升无明显效果,而双层GFRP布可小幅提高柱的受剪承载力;相比现有钢管混凝土柱受剪承载力计算公式,所提计算式可较好地预测方钢管及GFRP增强方钢管再生块体混凝土柱的受剪承载力。     

钢管混凝土短柱的抗震性能和承载力

通过对同时承受恒定轴压力和横向往复荷载的8个试件进行试验,研究了钢管混凝土短柱的抗震性能。对3个钢管混凝土圆形柱和3个钢管混凝土方形柱做了试验,并与两个普通钢筋混凝土柱进行对比,采用了不同的轴压比(n0=0.3,0.4,0.5)来模拟恒载。试验结果表明,钢管混凝土短柱的抗剪强度、塑性变形能力、延性指标、耗能能力高于相同状态下的钢筋混凝土柱。钢管混凝土圆形短柱和方形短柱的横向承载力随轴向恒载的升高而升高,而轴压比对它们的塑性变形能力影响不大。圆形柱中钢管比方形柱能更有效防止混凝土的剪切破坏。在短柱中使用剪切连接螺栓防止混凝土和法兰盘钢构件的粘结破坏。采用修正的ACI设计方法计算钢管混凝土圆形柱及方形柱的名义剪切强度。     

圆钢管混凝土压弯剪构件受力性能分析

本文基于有限元软件ABAQUS对圆钢管混凝土压弯剪构件力学性能进行研究,通过对以往试验结果的模拟对比验证了模型的合理性,并对典型构件受力全过程荷载-位移曲线、构件破坏形态、荷载分配、应力分布和界限剪跨比进行了研究。研究结果表明:典型构件的荷载-位移曲线大致分为弹性阶段、弹塑性阶段和塑性阶段;根据剪跨比的不同可将构件的破坏形式分为压剪、压弯剪和压弯;轴压比的改变对荷载分配曲线的形状有较大影响;剪跨比、轴压比、含钢率、钢材强度及混凝土强度对构件抗剪承载力和弹性阶段刚度都有不同程度的影响。     

高温后矩形钢管混凝土双向压弯构件力学性能试验研究

设计了双向压弯构件试验加载和量测装置;对14根高温后矩形钢管混凝土双向压弯构件的残余力学性能进行了试验测试;并对温度、长细比、加载偏心角度、截面高宽比和套箍系数等参数进行了研究。研究发现,温度、长细比、加载偏心角度、套箍系数、截面高宽比是影响高温后矩形钢管混凝土双向偏压构件承载力及延性的主要因素,高温后该类构件仍有较高承载力,所有试件的位移延性系数平均值大于8,表明高温后矩形钢管混凝土双向压弯构件具有较好的延性。     

PBL加劲型方钢管混凝土短柱轴压承载力统一解

对于特定的PBL加劲型方钢管混凝土轴压短柱,考虑混凝土榫形成的剪力键提供的有效作用,对PBL加劲肋进行受力分析.引入混凝土有效约束系数,采用统一强度理论,考虑中间主应力和材料拉压比的影响,推导了PBL加劲型方钢管混凝土短柱轴压极限承载力的计算公式,并对其影响因素进行了分析.将计算结果与文献试验结果进行对比,吻合较好,验证了所给公式的正确性.研究结果表明,PBL加劲型方钢管混凝土短柱的轴压承载力随双剪统一强度理论参数b、混凝土内摩擦角、加劲肋的宽度和厚度的增大而提高.所得结果可以为PBL加劲型方钢管混凝土短柱轴压承载力的研究提供参考.     

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。