风积沙混凝土轴心受压力学性能研究

试验设计风积沙和粉煤灰内掺替代等质量的河砂及水泥,制备了10组风积沙-粉煤灰混凝土,进行60d风积沙-粉煤灰混凝土轴心抗压试验,开展风积沙-粉煤灰混凝土轴心受压破坏形貌、微观结构、应力-应变关系、轴心抗压强度、峰值应变、弹性模量、泊松比等内容的试验研究。结果表明：弹性阶段各掺量风积沙混凝土应力-应变曲线基本趋于一致,进入弹塑性阶段后,风积沙混凝土较基准混凝土应力增长较快,混凝土脆性增加。轴心抗压强度、弹性模量及泊松比随风积沙掺量增加呈现先增大后减小的变化趋势,随粉煤灰掺量增加在降低。最后,对过镇海经典模型上升段本构参数A进行二次演化,建立了本构参数与轴心抗压强度和风积沙掺量之间的演化模型,得出风积沙混凝土应力-应变上升段本构方程。     

页岩陶粒混凝土单轴受压力学性能研究

为研究应变速率对页岩陶粒混凝土的受压力学性能的影响,以某实际桥梁桥面铺装工程为背景,开展了页岩陶粒混凝土立方体试样的单轴受压力学性能研究。以页岩陶粒取代率和应变速率为变化参数,制作了5种不同页岩陶粒取代率的混凝土立方体试样,采用多种不同的应变速率分别对不同的试样进行单轴压缩试验,对5种混凝土的试验结果进行对比分析。结果表明：5种混凝土的峰值应力都随着应变速率的增加而增加。页岩陶粒取代率、应变速率和动态强度因子三者之间呈对数关系,随着页岩陶粒取代率的增加混凝土峰值应力的提高幅度先减小后增大。当混凝土中页岩陶粒的取代率为100%时,混凝土的弹性模量受应变速率的影响最显著。     

圆不锈钢管混凝土短柱轴压承载力模型研究

不锈钢管混凝土结构因具有良好的耐腐蚀性能和承载力高等优点,在海洋平台、桥梁、地下工程中具有极佳的应用前景,但是其承载力计算方法却没有明确的相关规定。为了研究圆不锈钢管混凝土柱轴压承载力,对不同径厚比的奥氏体型无缝圆不锈钢管混凝土短柱进行轴压试验,得到圆不锈钢管混凝土短柱在轴压下的破坏模式、荷载-轴向变形曲线、荷载-环向应变曲线、荷载-纵向应变曲线、承载力与不锈钢圆管约束系数的关系、试件的延性与不锈钢圆管约束系数的关系;同时,基于本文和相关文献的试验数据,通过拟合得到了圆不锈钢管混凝土短柱轴压承载力计算公式,并与欧洲规范(Eurocode 4)、美国规范(ACI 318-99)、日本规范(AIJ-CFT)、中国规程(CECS 28:2012)、福建省地方标准(DBJ 13-51-2003)、行业标准(DL/T5085-1999)的计算结果进行对比分析;最后,由拟合公式推导得出了圆不锈钢管混凝土抗压承载力模型,并与Mander模型、Li模型、Xiao模型、Teng模型进行比较。研究结果表明：圆不锈钢管混凝土短柱在轴压作用下,其典型的破坏形式为向外局部屈曲破坏,不锈钢管对核心混凝土的约束作用、试件的延性和承载力随约束效应系数的增加而增大;相关规程中普通钢管混凝土承载力计算方法应用于圆不锈钢管混凝土短柱承载力计算时偏小,采用本文拟合公式的计算结果更接近试验值;同时,本文的圆不锈钢管混凝土承载力模型、Xiao模型和Teng模型与试验结果较接近,但采用本文模型计算结果标准差更小,得出的圆不锈钢管混凝土短柱承载力较Xiao模型和Teng模型稍微偏大。     

考虑节点刚度的圆钢管混凝土桁架受压腹杆计算长度分析

为考虑节点刚度对钢管混凝土桁架中受压腹杆计算长度的影响,对圆钢管混凝土T/Y型节点在平面内弯矩作用下的抗弯刚度进行了数值研究,比较了空钢管节点和内填充混凝土钢管节点的抗弯刚度的差异,建立了钢管混凝土节点的抗弯刚度参数计算公式,给出了考虑节点刚度的受压腹杆的计算长度。研究表明:空钢管节点的弦杆内填充混凝土后,节点的抗弯刚度有明显的提高,节点刚度取决于弦杆的径向刚度和弦杆、腹杆相贯面的表面积;节点刚度随β、τ的增大而提高,随γ、θ的增大而降低;受压钢管腹杆的计算长度沿用《钢结构设计规范》可能偏于保守;对于上、下弦杆均为圆钢管混凝土杆件的桁架,受压腹杆的计算长度可近似的取0.7l。     

高温时高强混凝土轴心受压柱力学性能研究

应用大型有限元分析软件ANSYS对高温作用下的高强混凝土轴心受压柱(C60)进行了仿真模拟,研究了轴压柱在不均匀温度场下的温度分布,并采用先升温后加载的顺序单向耦合法,对轴压柱的高温力学性能进行了理论分析,给出了柱荷载-挠度全过程曲线,通过与试验结果的对比表明,采用本文方法进行高强混凝土柱抗火性能的分析是可行的.     

完全碳化混凝土单轴受压力学性能试验研究

为研究完全碳化混凝土力学性能变化规律,本文开展了C20、C30以及C40三批次混凝土实验室快速碳化以及单调加载试验.试验结果表明,完全碳化混凝土脆性增加,峰值应力提高,其峰值应力提高增幅随混凝土强度增加而减小;完全碳化混凝土峰值应变减小幅度在10%左右,且不随混凝土强度增加而发生明显变化;完全碳化混凝土极限应变随混凝土强度增加而逐渐减小,减小幅度随随混凝土强度增加而增加,当混凝土强度从C20变化到C40情况下,试件极限应变减小幅度为10%~30%.本文研究成果可为既有混凝土结构安全评估及抗震性能分析提供技术依据.     

圆中空夹层钢管混凝土柱力学性能研究

为了解决不锈钢管中管钢管混凝土组合海洋平台上、下组块结构间连接可靠性的问题,在JZ20-2北高点井口平台的基础上,提出了过渡件连接、隔板加劲肋连接和法兰连接3种节点型式.为考察和比较这3种连接节点的轴压力学性能,设计制作了3个1:4的缩尺模型试件并进行了静力试验.同时,利用有限元ABAQUS对节点进行了非线性分析.有限元和试验的结果表明：过渡件节点、隔板加劲肋节点和法兰节点均能满足海洋平台承载力的设计要求,其中,法兰节点承载力最高,隔板加劲肋节点延性最好.除法兰节点外,过渡件节点和隔板加劲肋节点破坏严重.试件破坏形态主要表现为过渡件、钢管、隔板和加劲肋的屈曲,而不锈钢管中管钢管混凝土外观完好,承载力仍有盈余.

     

混凝土三轴受压等幅疲劳力学性能试验研究

为研究混凝土在多轴疲劳应力作用下的性能,进行了0.0fc、0．1fc、0．25fc、0．4fc4个不同初始定侧压级别下的混凝土三轴压静载试验和0．1c、0．25fc两个不同初始定侧压级别下的混凝土三轴压等幅疲劳试验,疲劳试验中最小应力水平均为0．1fc,最大应力水平为1．6fc-2．5fc．根据初始定侧压下混凝土三轴压本构特征,试验中将侧压变化的拐点作为其多轴疲劳破坏的判据．试验分析表明,三轴压疲劳荷载作用下混凝土纵向最大、最小应变表现出同单轴和双轴疲劳一样的三阶段规律,而变形模量则衰减不大．由各侧压级别下的S-N曲线得到混凝土在相应工况下的疲劳强度折减系数,其研究成果可为混凝土结构疲劳设计提供参考．     

FRP加固混凝土偏心受压柱力学性能的试验研究

设计制作了12个钢筋混凝土圆柱试件,分成3组进行试验,每组受荷时的偏心距分别为0,20,40 mm,每组各有4件试件,分别制成钢筋混凝土柱、外贴3层CFRP的钢筋混凝土柱、内掺体积率为1.5%钢纤维的钢筋混凝土柱、外贴FRP加内掺钢纤维的钢筋混凝土柱.试验在500 t的液压试验机上进行,试验结果表明,外包FRP能提高混凝土构件的抗压承载力,而掺加钢纤维能提高它的延性.     

钢纤维混凝土准静态单轴受压力学性能

采用WAW-2000型微机控制电液伺服万能试验机对钢纤维体积率(Vf)为0%~3%、基体强度为C50的钢纤维混凝土(SFRC)进行了准静态三种应变率单轴压缩试验,测出了基体混凝土和SFRC应力-应变全曲线,试验结果表明:随Vf的增加,SFRC抗压强度仅有小幅度增长,韧性则增长幅度较大;随着应变率增大,SFRC强度提高,韧性呈现下降趋势,但Vf越大,韧性下降幅度越小;SFRC的弹性模量和泊松比均是不敏感的材料参数,随Vf的提高而分别微增与微减;还推荐了适合于SFRC应力-应变曲线的数学表达式。     

WRC-T钢管混凝土短柱轴心受压力学性能

目的 了解WRC-T钢管混凝土柱的破坏形态、受力和变形性能,考察约束效应系数、长细比、肢长腹比等参数的影响,探讨极限承载力计算方法 .方法 设计制作20个WRC-T钢管混凝土短柱试件,通过轴心受压试验,实测试件的荷载-变形曲线和极限承载力,分析各参数对短柱轴心受压力学性能的影响,参考国内外相关规范条文,通过试验数据回归分析,提出WRC-T钢管混凝土短柱轴心抗压极限承载力的计算模型.结果 试件呈剪切型或局部凸曲型破坏,提高约束效应系数可以明显提高试件的极限承载力和后期承载能力.结论 WRC-T钢管混凝土短柱的两个组成部分能很好地协同工作,力学性能较好;极限承载力公式计算结果 与试验值符合较好;计算公式可供工程设计参考.     

CFRP约束混凝土圆柱轴心受压力学性能分析

采用基于非相关联流动法则的混凝土Drucker-Prager模型,对碳纤维增强复合材料（CFRP）约束混凝土圆柱的轴压受力性能进行了非线性有限元计算,分析了CFRP厚度、CFRP缠绕角度和混凝土强度3种因素对柱轴压力学性能的影响。结果表明：采用非相关联流动法则计算得到的数值结果与试验结果吻合良好;随CFRP厚度增加,柱的极限压应力和压应变均增大;CFRP环向缠绕比成角度缠绕的混凝土柱能获得更大的极限压应力;混凝土强度越低,CFRP的约束效率越高。     

高强型钢混凝土组合柱小偏心受压力学性能

为研究圆截面Q460高强钢混凝土组合柱在小偏压作用下的受力性能,进行了两根组合柱的工程性试验,对其破坏过程及特征进行分析,结果表明,钢骨有效限制剪切斜裂缝的发展,组合柱发生弯曲破坏,表现出良好的延性;采用有限元方法分析钢骨应力分布与变化规律,结果表明,混凝土压溃失效引起钢骨应力重分布,加剧了钢骨部分承担轴力和弯矩;对型钢屈服强度、含钢率进行有限元参数分析,结果表明,采用高强钢可有效提高承载力,同时控制构件截面尺寸与自重;对计算SRC柱压弯承载力的两种主要方法进行了比较分析,提出等效矩形概念的简化计算,为圆截面SRC柱设计提供依据.     

圆形中空夹层不锈钢管混凝土短柱轴压力学性能分析

为了研究圆形中空夹层不锈钢管混凝土短柱轴压力学性能,基于试验建立基准有限元实体模型,开展空心率、混凝土和内外钢管强度等关键参数分析,提出结构承载力修正算法,同时探讨目前国内外相关规程对该类结构承载力计算的适用性。结果表明:研究参数范围内,混凝土、外钢管强度与结构承载力呈线性正比关系;不同空心率下高强内钢管中空夹层结构承载力均高于实心结构,承载力随空心率增大先增后减,空心率为0.46时承载力最高;提出的结构承载力修正算法计算值与试验值吻合较好;目前国内外相关规程计算方法用于该类结构均偏于保守。     

套筒节点受压力学性能

套筒节点是一种新型的装配式空间网格结构节点,其螺纹外伸端为关键受力区域.为了解该节点受压力学性能,首先利用ANSYS对节点进行数值分析模型比选,提出可行的分析模型,研究节点受压性能和应力分布规律;通过试验考察轴心受压、偏心受压作用下节点外伸端受力特征和破坏机理;然后对试件数值模拟结果与试验数据进行对比,验证数值模拟方法的准确性;最后基于数值模拟和试验结果,推导出节点抗压承载力和刚度计算公式.研究表明:套筒节点轴压时承载力约为相同材料等直径、等壁厚圆管的63.2%;当存在较大偏心时,节点偏压承载力约为轴压时的83.9%;轴压试件与偏压试件破坏形式一致,均为螺纹外露段屈曲破坏;数值模拟得到的节点抗压性能与试验结果吻合较好,节点分析模型合理;理论分析得到的节点承载力和刚度计算公式与试验结果吻合较好.套筒节点受力合理可靠,其薄弱部位为螺纹外露段,受压时呈屈曲破坏.     

GFRP管混凝土组合构件偏心受压力学性能数值分析

为了研究影响GFRP管约束混凝土柱的偏心受压力学性能的因素,利用有限元软件ABAQUS建立了GFRP管混凝土柱偏心受压模型,并分析了GFRP管纤维缠绕角度、GFRP管管壁厚度、混凝土强度等级以及含钢率等因素对构件偏压力学性能的影响,对数据进行回归处理并得到偏心受压承载力公式.结果表明:数值计算结果与试验结果吻合良好;增加GFRP管管壁厚度、提高混凝土强度等级以及增加含钢率均能提高组合柱偏压承载力,偏心受压承载力公式计算结果与试验结果吻合较好.     

水平管中受压扭细长圆杆（管）的线性弯曲

建立了水平管中受压扭细长圆杆（管）线性弯曲的微分方程和边界条件，分析了无重受压扭圆杆（管）的螺旋弯曲．     

建筑用热轧奥氏体304不锈钢管力学性能

为了解热轧无缝不锈钢管材料性能,分别对取材自奥氏体304 Φ216×16 mm热轧不锈钢管的光滑和缺口圆棒试件进行单调和循环加载两类试验,获取了应力-应变关系及基本材料参数,得到滞回和骨架曲线,标定钢材循环强化参数,并观察了断面微观破坏特征．研究表明:国产热轧不锈钢管加工工艺对中厚管材性影响不大;奥氏体304不锈钢在循环荷载作用下具有良好强化效应和耗能性能;宜采用随动-等向混合强化材料模型描述其行为,所标定循环强化参数可用于复杂应力状态下的数值模拟;不锈钢材微观破坏特征异于普通低合金或低碳钢．     

加气混凝土砌体中心受压力学性能的试验研究(粘结剂砌体)

对“水泥矿渣砂加气混凝土粘结剂砌体力学性能”方面进行了试验研究。其中包括短期荷载作用下的强度、变形,抗裂性能和工作机理等。初步提出中心受压的强度,变形,弹性模量的计算公式,作为工程设计和编制加气混凝土规范的参考和依据。     

钢骨-圆钢管高强混凝土组合柱偏心受压力学性能

为研究钢骨-圆钢管高强混凝土组合柱偏心受压力学性能,采用有限元软件ABAQUS对14根钢骨-圆钢管高强混凝土组合柱偏心受压试件进行非线性分析,研究了荷载-侧向挠度曲线特征、不同受力阶段的应力分布规律及破坏模态,进行参数分析,讨论不同参数对组合柱偏心受压力学性能的影响.提出组合柱偏心受压承载力简化计算公式,并将简化公式计算结果与试验结果及有限元计算结果进行对比.编写了钢骨-圆钢管高强混凝土组合柱偏心受压数值分析程序.结果表明组合柱的偏心受压承载力随着偏心距、长细比以及径厚比增大而不断减小,随着配骨指标增大不断提高.简化计算公式计算结果及数值计算结果,与试验结果及有限元模拟结果吻合良好.