椭圆形GFRP管混凝土短柱轴压力学性能试验研究

以截面比(1.0、1.3、1.7、2.0)和玻璃纤维布层数(5、7层)作为试验参数,对5个椭圆形玻璃纤维增强复合材料管混凝土短柱进行了单调轴压下的试验研究。试验结果表明:椭圆形试件的破坏模式均以位于椭圆形截面长轴顶点附近的玻璃纤维增强复合材料管的环向断裂为标志;椭圆形玻璃纤维增强复合材料管的约束可显著提升核心混凝土的抗压强度与极限轴向应变,且随着截面比的增大和玻璃纤维增强复合材料管厚度的减小,其对核心混凝土抗压强度与极限轴向应变的提升越小;椭圆形试件中玻璃纤维增强复合材料管上的环向应变分布不均匀,且随着截面比的增大和承受荷载的增加,其环向应变分布的不均匀程度增加。     

钢管高强膨胀混凝土轴压短柱试验研究

由于钢管高强膨胀混凝土与普通钢筋混凝土相比,混凝土的材料性质有改变,必然会引起试件的力学性能的改变,在研究钢管高强膨胀混凝土的力学性能时,不可能完全沿用现有的普通钢管混凝土的研究成果,因此,有必要对钢管高强膨胀混凝土的性能进行试验研究。依据15个钢管高强膨胀混凝土试件的试验情况,研究了钢管高膨胀混凝土的水化热,自应力及破坏荷载。确定了膨胀剂的最佳掺量,提出了钢管高强膨胀混凝土相对普通钢管混凝土的极限破坏荷载的提高幅度,运用力学的基本原理,建立了钢管高强膨胀混凝土的计算模型,提出了非线性有限元分析钢管高性膨胀混凝土性能的方法,通过算例,验证了非线性有限元分析钢管高强膨胀混凝土力学性能的方法的正确性。这将有利于指导实际工程的应用。     

薄壁钢管混凝土短柱轴压力学性能试验研究

通过 2 6根圆形、方形和八边形薄壁钢管混凝土短柱的轴压试验 ,研究了不同截面形状、宽 (径 )厚比、混凝土强度等级、含钢率等参数对薄壁钢管混凝土短柱轴压力学性能的影响。试验表明 ,由于有内填混凝土的支撑作用 ,钢管壁的局部屈曲和屈曲后的性能有很大提高 ,与常规壁厚的钢管混凝土短柱的轴压破坏模式相比也有较大的变化。通过试验数据的回归分析 ,提出了薄壁钢管混凝土短柱极限轴心抗压承载力的实用计算公式 ,探讨了短柱的截面形状、宽厚比、混凝土强度等级、含钢率等因素对其受力性能的影响     

异形钢管混凝土短柱轴压力学性能研究

利用有限元分析软件ABAQUS建立等截面周长的三角形、扇形、D形、1/4圆形、1/2圆形5种异形截面钢管混凝土短柱轴压力学性能分析的有限元计算模型,对比圆形截面进行6组试验,有限元计算与试验所得的荷载-应变全过程曲线及短柱破坏形态吻合较好。在此基础上,对荷载-应变关系全过程中钢管与混凝土的相互作用进行分析,最后对截面形式、钢管壁厚(t)、钢管屈服强度(fy)、混凝土抗压强度(fcu)等几种影响异形钢管混凝土短柱承载力和变形的因素进行比较。结果表明:异形钢管混凝土短柱在1/2柱高处发生向外鼓曲破坏,截面形式、钢管壁厚、混凝土抗压强度等参数对其力学性能影响显著,钢管屈服强度对其力学性能影响不明显。     

圆钢管高强混凝土叠合短柱轴压力学性能研究

为研究圆钢管高强混凝土叠合短柱轴压力学性能,对该类构件进行了试验与有限元研究.通过试验获得了其破坏全过程及荷载应变曲线;基于有限元模型,重点分析了轴压全过程下钢管混凝土部件和钢筋混凝土部件的承载力分配,以及钢管与混凝土之间的接触作用.结果表明:试件破坏形态表现为混凝土保护层压溃剥落与钢筋屈服;钢管混凝土部件在轴压过程中...     

圆钢管约束再生塑料混凝土短柱轴压力学性能研究

再生塑料混凝土具备良好的环境友好性,进而产生较大的经济、社会效益。利用再生塑料颗粒替代细骨料制备出再生塑料混凝土,进而制备出圆钢管约束再生塑料混凝土构件,通过试验研究手段,分析再生塑料取代率、混凝土强度等级对圆钢管约束再生塑料混凝土短柱的极限荷载与应变能的影响。     

薄壁钢管混凝土轴压短柱力学性能研究

对7种不同截面形式的12根钢管混凝土短柱进行了轴压力学性能试验,观察了12根短柱的试验过程和破坏形态,获得轴压短柱的荷载-位移曲线,分析了套箍系数ξ对轴压短柱力学性能的影响;基于试验荷载-位移曲线,给出短柱的极限承载力,为不同截面形式的钢管混凝土轴压短柱承载力计算公式的建立提供依据。     

角钢约束混凝土轴压短柱力学性能研究

对10个高宽比为3的角钢约束混凝土短柱进行轴心受压试验,观察试件的破坏过程,得到了试件的荷载 轴向位移关系曲线,根据试验结果,分析了构件截面尺寸、缀板间距以及混凝土强度对角钢约束混凝土柱承载力的影响;利用有限元软件ANSYS对试验过程进行数值仿真分析。结果表明：试件最终破坏时在试件中部附近位置角钢和缀板出现凸鼓变形;随着缀板间距的增大,试件的承载力逐渐减小,荷载 位移曲线下降越明显,可见在相同条件下,缀板间距是影响角钢约束混凝土短柱承载力的主要因素。在试验和仿真分析的基础上提出角钢约束混凝土轴压短柱承载力的简化计算式。     

GFRP管混凝土组合短柱轴压力学性能模拟分析

为研究耐腐蚀的玻璃纤维增强复合材料约束混凝土组合结构轴压力学性能,通过ABAQUS软件对GFRP管约束混凝土短柱进行有限元模拟分析,研究影响GFRP约束混凝土组合短柱轴压性能的因素,包括组合柱高径比、GFRP管壁厚、GFRP管不同的受力方式.结果表明:随着高径比的增加,组合柱的极限承载力会降低;随着GFRP管壁厚的增加,组合柱的极限承载力会大幅提高;而GFRP管不同受力方式对组合柱的影响不大.     

高强圆钢管混凝土短柱轴压承载力试验研究

为了研究高强钢管混凝土短柱的承载性能,进行了13个高强圆钢管混凝土短柱轴压试验,从破坏模式、荷载-位移关系、承载力、残余承载力和延性方面对内填普通强度混凝土和超高性能混凝土的短柱受力性能进行了对比分析,研究了钢管强度、混凝土强度以及径厚比对两种钢管混凝土短柱的轴压性能影响。试验结果表明：钢管混凝土短柱的破坏模式与等效径厚比相关,分为腰鼓型破坏和剪切型破坏两种;在相同钢管强度及径厚比条件下,内填普通强度混凝土的短柱较内填高性能混凝土的短柱具有更高的承载力提高系数和残余承载力比,以及更好的延性。同时,将试验承载力结果与我国GB 50936—2014《钢管混凝土结构技术规范》、欧洲规范BS EN 1994-1-1：2004和美国规范ANSI/AISC 360-16中相关公式计算结果进行对比,发现现行规范一定程度上高估了高强钢管超高性能混凝土短柱的承载力。结合已有试验统计数据与高强圆钢管混凝土短柱试验结果,对圆钢管高强及超高强混凝土短柱受压截面承载力计算公式进行修正,得到偏安全的短柱轴压承载力计算公式。     

配筋圆钢管再生混凝土短柱轴压试验研究

为探明再生粗骨料100%取代率下配筋对圆形钢管再生混凝土(RACFST)短柱受力性能的改善作用,进行了以不同纵筋配筋为参数的配筋RACFST(R-RACFST)的轴压试验。对比分析破坏模式、荷载-位移曲线、刚度、屈强比和组合效应等关键力学特性后发现：钢管与钢筋骨架的双重约束作用能有效改善核心再生混凝土的脆性,明显提升峰值荷载和塑性变形能力,有效减缓刚度退化;就屈强比与组合效应而言,并非配筋率越大越好,在一定配筋率范围内时,可使构件各部分组合效应更好,并能充分发挥钢筋的性能。由此得出结论：配置少量钢筋既可保证构件在再生骨料取代率100%时的各项力学性能,又可达到再生骨料100%利用的目的;推荐R-RACFST合理配筋率范围为0.84%～3.9%;修正的承载力计算式稳定可靠。     

圆钢管再生混凝土轴压短柱对比试验研究

对不同截面形式和不同混凝土类型的6根圆钢管混凝土试件进行试验研究,并对其轴力-纵向应变全过程进行模拟,其中截面形式有圆实心、圆套圆中空夹层、圆套方中空夹层3种,混凝土类型包括普通混凝土和再生混凝土(再生粗骨料取代率为50%)两类。结果表明:截面形式对圆钢管再生混凝土试件的弹性模量、轴压强度和后期延性有一定影响;在达到极限承载力之前,两种混凝土类型的圆钢管混凝土试件的轴压刚度及外钢管的横向应变发展规律基本相同;在达到极限承载力之后,圆钢管再生混凝土试件的延性和后期承载能力均不如相应的圆钢管普通混凝土试件;有限元计算得到的试件的极限承载力和前期刚度与试验结果吻合较好。     

CFRP-薄壁圆钢管混凝土轴压短柱试验研究

进行了以CFRP为套箍指标主导的大钢管径厚比CFRP-薄壁圆钢管混凝土轴压短柱的轴压试验,观察了其破坏形态与变形特征,测得了CFRP和钢管的荷载-应变关系曲线。分析了CFRP-薄壁圆钢管混凝土轴压短柱的荷载-变形曲线,探讨了套箍指标对试件受力性能和延性的影响,阐述了区别于普通CFRP-圆钢管混凝土轴压短柱的破坏过程。结果表明:CFRP-薄壁圆钢管混凝土轴压短柱的破坏形态为CFRP断裂引发钢管径向鼓曲破坏;在塑性上升阶段,CFRP能延缓钢管的屈服速率,同时CFRP被赋予一定的塑性,构件在这一阶段具备一定的加劲特征,而钢管混凝土试件呈现软化特征;CFRP套箍指标对构件的极限承载力和延性影响较大,钢管套箍指标的影响相对较弱。     

CFRP管约束混凝土柱轴压力学性能的试验研究

介绍了CFRP管约束混凝土柱的轴心受压力学性能,通过控制纤维缠绕角度以及纤维缠绕层数的变化研究组合构件的受力特点及破坏特征。由试验结果可知随着纤维缠绕层数的增加,组合构件的极限承载力增大,随着纤维缠绕角度的增加,组合构件的极限承载力减小。     

薄壁圆钢管混凝土短柱的轴压试验

通过 8根圆形薄壁钢管混凝土轴压短柱试验 ,研究了不同径厚比、混凝土强度等级、含钢率等参数 ,对薄壁圆钢管混凝土轴压短柱力学性能的影响。试验表明 ,由于有内填混凝土的支撑作用 ,钢管壁的局部屈曲和屈曲后的性能有很大提高。与常规壁厚的钢管混凝土轴压短柱相比较 ,达极限承载力时的破坏模式也有较大的变化     

薄壁不锈钢管-钢骨混凝土短柱轴压力学性能试验研究

为研究薄壁不锈钢管-钢骨混凝土组合短柱的轴压力学性能,以含钢率和混凝土强度为试验变量,设计了6个薄壁不锈钢管混凝土组合短柱,包含4个不锈钢管-钢骨混凝土组合短柱,2个不锈钢管混凝土组合短柱对比试件。通过不锈钢管组合短柱轴压性能试验结果,分析各试件的破坏形态、荷载-位移曲线、承载力及应变特征,并研究了不同变量对极限承载力及残余承载力的影响规律。研究结果表明:不锈钢管-钢骨混凝土组合短柱具有较高的承载能力和较好的延性;含钢率对试件承载力影响较大,随着含钢率增大,试件承载力显著提高;混凝土强度的提高也显著提高了试件的承载力。采用欧洲EC4、中国GB 50936标准及相关学者提出的理论计算式计算了不锈钢管-钢骨混凝土组合短柱的极限承载力,结果表明:考虑钢管及钢骨双重约束效应的理论计算式能较为准确地预测不锈钢管-钢骨混凝土柱承载力。     

免模短柱轴压力学性能试验

提出一种由预制混凝土模板和现浇钢筋混凝土组成的免模柱,预制混凝土模板在工厂批量生产,运输到施工现场进行拼装后形成预制混凝土模板体系,最后在核心区现浇混凝土形成免模柱。通过对4个免模短柱和1个现浇短柱进行轴压力学性能试验,考察了免模短柱施工工艺的可行性,研究了试验过程中预制混凝土模板与现浇钢筋混凝土的协同工作性能,对比分析了免模短柱与现浇短柱的裂缝开展过程、破坏形态和承载力,同时给出了一些免模短柱在设计和施工中的建议。结果表明:免模短柱施工工艺简单可行;预制混凝土模板与现浇钢筋混凝土协同工作性能表现良好;预制混凝土模板的强度没有被充分利用,一定程度上削弱了免模短柱的承载力,但影响有限;预留孔洞对免模短柱承载力的影响较小。     

圆钢管再生混凝土轴压短柱研究

为了研究圆钢管再生混凝土柱的轴压性能,设计了6根轴压短柱试件,对其进行了轴压试验研究并用有限元软件ABAQUS对其进行了数值模拟。试件的主要变化参数为骨料类型(天然骨料、重钛矿渣再生粗骨料取代率50%、普通再生粗骨料取代率50%)和圆钢管尺寸。结果表明:圆钢管混凝土柱和圆钢管再生混凝土柱具有相似的名义应力-应变关系、刚度退化规律、损伤积累规律、耗能能力、横向变形系数变化规律、荷载-位移关系、荷载-应变关系,再生骨料的类型对圆钢管再生混凝土柱上述性质影响不大。对于约束效应系数ξ较大的试件,由于钢材对核心混凝土或核心再生混凝土的约束作用较强,所以其峰值应力及其对应的应变较大,延性较好,初始刚度较小,耗能能力较强。当试件的荷载超过其极限荷载的80%之后,圆钢管与核心再生混凝土之间产生了明显的相互作用,再生混凝土在圆钢管的约束下处于三轴受压状态,大大提高了再生混凝土的峰值应力及其对应的应变,较好地改善了再生混凝土强度低,延性差等缺点。有限元计算可以较好地模拟圆钢管混凝土柱和圆钢管再生混凝土柱的荷载-变形全过程,计算结果与实测结果吻合较好。将承载力计算式运用于圆钢管混凝土柱和圆钢管再生混凝土柱时,比有限元法的计算结果偏于安全。圆钢管再生混凝土柱的轴压承载能力略低于普通圆钢管混凝土柱。     

L形钢管混凝土轴压短柱力学性能研究

本文进行了四根有加劲和二根无加劲的L形钢管混凝土短柱轴压试验。对试件破坏过程及结果进行了较为详细的描述,在此基础上,考察了不同宽厚比和内部有无加劲肋对试件承载力和延性的影响。结果表明：L形钢管混凝土柱延续了钢管混凝土的特性,有良好的受力性能;当钢管宽厚比不大于60（即短肢柱）时,加劲肋虽然对L形钢管混凝土的承载力没有明显的贡献,但是可以有效地提高其延性;而当钢管宽厚比大于60（即长肢柱）时,加劲肋对L形钢管混凝土柱的承载力及延性均无明显影响。最后,在选择合理的钢材和核心混凝土本构关系基础上,采用大型通用有限元分析程序ABAOUS建立了轴压荷载下L钢管混凝土柱的三维非线性有限元分析模型,分析了构件的荷载一变形关系,计算表明,计算曲线与试验曲线吻合良好。