外包H型钢混凝土轴压短柱的受力性能分析

提出了一种新型外包钢混凝土组合结构形式，即外包H型钢混凝土组合柱。通过对这种组合短柱在轴心压力作用下的全过程分析，分析了影响其极限承载力的因素，并与型钢混凝土轴压短柱进行了对比，得出了这种组合柱的一些优点。     

井壁曲钢管混凝土短柱承载力试验

对曲钢管混凝土柱与直钢管混凝土短柱应力一应变关系进行了分析,对钢管混凝土构件承载力计算公式进行了试验验证,试验得到的荷载一变形曲线与典型的荷载一变形曲线相吻合;并用钢管混凝土承载力公式对曲钢管混凝土短柱进行了承载力计算,发现其结果是偏于安全的.     

钢管混凝土短柱作用机理与塑性极限承载力研究

钢管混凝土短柱承载力是研究井下钢管混凝土结构的基础问题,涉及新型沿空留巷巷旁支护和钢管混凝土圆弧拱承载力的估算、钢管混凝土支架在高低压等特殊情况下的应用。本文在总结分析现有钢管混凝土短柱承载力理论基础上,依据钢管混凝土弹性变形理论,推演出相同尺寸、不同钢管壁厚的钢管与核心混凝土相互作用机理及对应围压,进而根据极限平衡法推导出三种估算钢管混凝土短柱的极限承载力方法,并与实验结果进行了分析对比。结果表明,本文方法计算钢管混凝土塑性极限承载力与实验值吻合度较高,尤其在钢管壁较厚的情况下也有很好的适用性。     

钢管混凝土组合异形柱结构抗震性能分析

对钢管混凝土组合异形柱构体系进行了抗震性能分析,分别建立6组模型来分析框架梁与混凝土剪力墙连接方式不同、楼板厚度不同以及外侧钢管混凝土组合柱截面形式不同对结构抗震性能的影响。分别对结构进行了模态分析和反应谱分析,比较不同变量对结构动力响应的影响以及对结构层位移、层间位移角、层间剪力和层刚度的影响。     

矿用U型约束混凝土拱架轴压短柱试验研究及应用

为明确最新研发的矿用U型约束混凝土拱架的基本力学性能,设计了U型约束混凝土(UCC)短柱轴压试验方案,从变形破坏形态、荷载-应变曲线、极限承载力及声发射响应特征等方面,分析了其受力性能和变形破坏特性,同时研究了核心混凝土破裂机理。结果表明:UCC短柱呈现整体塑性失稳的破坏形态,对应的N-ε曲线为上升→平缓上升的4阶段形式;UCC短柱具有较好的延性和后期承载能力,极限承载力提高127%~196%,经济性得到提高;声发射活动先后经历了孕育期到消寂期4个阶段。分析得到了每个时期约束混凝土短柱的受力、变形、破坏行为及机理。现场应用效果显示,U型约束混凝土拱架为深部、软岩巷道提供了新型有效的支护形式,控制效果明显优于常规U型钢拱架。     

基于Bayes概率模型的圆钢管混凝土短柱轴压承载力计算

为准确进行圆钢管混凝土轴心受压短柱抗压承载能力估算,运用无信息先验分布贝叶斯多元线性参数估计方法,建立了基于影响参数的圆钢管混凝土短柱贝叶斯概率抗压模型。基于该模型及170组圆钢管混凝土短柱抗压试验结果,完成了模型参数计算及基于贝叶斯理论的试件轴心受压承载力计算,并利用贝叶斯参数剔除方法对模型进行简化,进而得到简化概率模型。与GB 50396—2014《钢管混凝土结构技术规范》、AISC360—2010美国钢结构协会规范以及AIJ—SRC01日本建筑协会规范等现有规范计算结果相比,利用贝叶斯概率统计方法建立的基于影响参数的圆钢管混凝土短柱抗压模型计算结果与试验值更接近,吻合性更好,能较为合理的进行圆钢管混凝土轴心受压短柱抗压承载力计算。     

部分包裹混凝土柱试件模拟研究

部分包裹混凝土柱是一种新型组合结构,其不仅可以用于工业厂房的建设,也可用于旧厂房的加固改造。为研究翼缘厚度、翼缘宽度、腹板厚度、横向缀杆间距以及混凝土强度等级对部分包裹混凝土柱抗震性能的影响,利用ABAQUS软件建立了11个有限元模型分析以上因素对部分包裹混凝土柱的滞回性能、延性系数以及抗侧刚度的影响。有限元分析结果表明:当翼缘厚度为12mm时,部分包裹混凝土柱抗震性能最优,延性系数最大;随着翼缘宽度的增大,部分包裹混凝土柱的滞回性能、刚度退化性能发生略微变化,极限承载力增大;腹板厚度和横向缀杆间距不是影响柱抗震性能的重要因素;且建议部分包裹混凝土柱的混凝土等级不应大于C50。     

钢管混凝土圆形支架压弯力学性能

通过试验对均布加载条件下矢跨比为0.26的钢管混凝土圆形支架拱顶弧段和左右帮段变形进行了监测,并结合ABAQUS对钢管混凝土抗弯过程进行全过程仿真三维数值模拟分析。同时通过内嵌一种无厚度黏聚力粘结单元的混凝土损伤模型,从微观方面更为准确地展示了钢管混凝土短柱,以及核心混凝土试件受压破坏过程中产生的裂纹扩展和剥落程度。结果表明:随着支架顶弧段和两帮段均压让压层厚度的增加,钢管混凝土圆形支架的承载能力逐渐增大,进而减弱了支架四段圆弧拱整体的轴力,降低了钢管与内部核心混凝土的变形、破坏速度。同时核心混凝土试件在受压过程中产生裂缝,继续施加荷载,由于裂缝的存在导致核心混凝土体积膨胀,从而使钢管混凝土短柱压缩鼓包。研究成果可为了解钢管混凝土力学性能和支架模拟让压空间的工况提供参考。     

基于“破坏—安全”理念的型钢混凝土柱防火设计

文章基于"破坏—安全"抗震理念,针对型钢混凝土柱在火灾情况下由于表皮混凝土的"爆裂"而致使承载力及耐火极限大幅下降的情况,对其进行了优化设计。通过预定"爆裂"位置同时对该位置进行预加固与防火处理来保证即便混凝土脱落、型钢暴露在外,型钢混凝土柱仍具有保证结构整体及内部人员安全的承载力与耐火极限,并采用理论推导与ANSYS有限元分析软件对优化方法进行验证。结论表明对型钢混凝土柱做预先加固与防火处理可以提高型钢混凝土柱在火灾情况下的刚度及耐火极限,从而提高结构在火灾这种突发状况下的安全性。     

人工组合点柱代替矿柱回采矿石及稳定性计算

房柱法回采矿房,遗留了大量点柱和间柱,约占矿房总矿量的30%。矿房回采后,为了维持采空区的稳定,通常只能回收一小部分矿柱,造成矿石的大量浪费。为此,提出采用"圆木+混凝土"组合形式的人工点柱代替矿柱支撑采空区,设计了3种人工点柱组合形式,对其受力、安全性和经济性进行了计算分析,通过在新城金矿残留矿柱回采中的应用,矿柱回采率达到85%以上,且能够有效保障采场的作业安全。     

部分包裹混凝土轴压柱的局部屈曲性能

对部分包裹混凝土的H型钢轴压柱翼缘板的局部屈曲性能进行了理论分析。根据小挠度理论,采用迦辽金法计算出了在均匀压力作用下具有刚性支撑的翼缘板的局部屈曲应力,得到了部分包裹混凝土的H型钢轴压柱翼缘板的局部屈曲系数。     

钢骨混凝土井壁水平极限承载特性的试验研究

针对600～800 m巨厚冲积层中煤矿立井井筒的支护问题,提出了采用钢骨钢纤维高强混凝土井壁结构型式.为了研究该种井壁结构的水平极限承载特性,根据相似理论,采用物理模拟试验的方法,开展了2个模型井壁的破坏性试验,研究了该种井壁结构的水平极限承载特性和变形破坏特征.试验研究表明:在竖向荷载(井壁自重应力)加载阶段,钢骨和混凝土能够协同变形;水平荷载加载阶段,钢骨应变达到屈服应变后,钢骨表现出一定的塑性流动变形能力;井壁破坏时,钢骨和混凝土的切向应变值可达-3500×10-6(压);利用厚壁圆筒的弹性、塑性极限承载力估算井壁的水平极限承载力上、下限值,试验值更接近塑性极限承载力;由于钢骨和钢纤维的加入使得高强混凝土的脆性得到改善,钢骨钢纤维高强混凝土井壁具有更好的塑性变形能力和延性,是深厚表土层中一种可行的井壁结构型式.     

泵送钢纤维混凝土在地下工程施工中的应用

钢纤维混凝土作为一种新型复合材料，已成为混凝土科学发展的一个方向，并以其良好的抗裂性、弯曲韧性、抗托与抗弯强度等性能，止广泛应用于各类工程建设领域。阐述了特定的现场拌制条件下，泵送钢纤维混凝土在地下上程施工中的应用。     

钢纤维掺量对自密实钢管混凝土柱轴压力学性能影响研究

为提高钢管混凝土柱轴压承载力,在自密实混凝土中掺入钢纤维,研究不同钢纤维掺量对自密实钢管混凝土柱轴压力学性能的影响。通过设计正交试验,研究3组钢纤维掺量对自密实混凝土强度的影响,并为钢管混凝土钢纤维用量提供依据;对钢纤维组、普通组自密实钢管混凝土柱进行轴压试验,研究钢纤维对自密实钢管混凝土柱轴压力学性能影响;基于ABAQUS建立26组不同钢纤维掺量钢管混凝土柱模型,根据现场试验结果验证模型的正确性,分析其中6组钢纤维掺量对其轴压性能的影响,并建立不同钢纤维掺量下钢管混凝土柱轴压承载力计算公式。结果表明,2%掺量钢纤维对自密实混凝土强度增长的贡献较为显著,并能提高约4%自密实钢管混凝土柱轴压承载力,为最适宜掺量。提出考虑钢纤维掺量对钢管混凝土强度提高的计算式,与试验结果吻合良好。     

高韧性纤维混凝土在深部软岩巷道支护中的应用

为满足煤矿软岩巷道支护结构高强高韧的要求,改善素混凝土的脆性高韧性差问题,提出了将高韧性合成(粗)纤维与钢纤维混杂掺加到水泥基材料中形成复合水泥基材料,通过喷射工艺使这种复合材料在软岩巷道围岩表面形成一定厚度的喷层与锚杆、锚索等组成联合支护体,完成对软岩巷道支护的方法。通过实验室对选择的混杂合成(粗)纤维混凝土进行力学性能试验,混杂改性合成(粗)纤维增强增韧效果明显。同时对掺入的比例进行了优选。用FLAC有限差分程序计算的设计软件对初选的支护参数进行支护效果模拟验算和对支护参数进行了优化选择,经过3 a试验巷道的观测,素混凝土对比段已经出现开裂和脱落修护过一次,纤维混凝土试验段巷道依然完好,取得了很好的支护效果。     

型钢混凝土柱在复合受力状态下钢骨尺寸的不同对抗震性能影响的有限元分析

依据建立的型钢混凝土有限元模型,开展了3个型钢混凝土(SRC)框架柱试件的低周反复加载ANSYS模拟分析。考虑在压,弯,剪,扭复合受力状况下钢骨尺寸的不同对型钢混凝土柱抗震性能的影响,在ANSYS研究基础上,分析了滞回曲线特征,为进一步建立型钢混凝土柱的恢复力模型提供依据。本文很好的实现对型钢混凝土柱的滞回性能仿真分析取得较为理想的结果。     

Monitoring of the Long-term Performance of Stainless Steel Reinforcement in Saline Environments

The aim of the present work is to evaluate the corrosion behaviour of different types of stainless steel reinforcement and to determine their suitability for the use in a chloride contaminated concrete environment. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) measurements were performed on steel reinforcement specimens in a simulated concrete pore solution containing chlorides. The concrete specimens, with embedded electrical resistance (ER) probes for corrosion monitoring, were subjected to cyclic wetting-drying. Reinforced concrete columns with ER probes and coupled multi-electrodes for the measurement of partial currents were exposed to a real marine environment. Traditional stainless steel reinforcement in chloride contaminated environment behaves significantly better than carbon steel. Austenitic low-Ni stainless steel showed similar corrosion resistance to that of the traditional stainless steels, whereas ferritic stainless steel was found to be unsuitable for use in such environments. ER probes and coupled multi-electrodes were shown to be promising methods for corrosion monitoring in concrete.     

大跨径斜拉桥主塔钢混结合段施工测控技术

南京长江三桥是我国首座主塔采用钢结构形式的特大型斜拉桥。钢混结合段的安装定位精度对钢索塔的成塔线形起着决定性的作用。该文介绍了钢混结合段的安装工艺流程和技术要求及精度估算;对钢混结合段施工专用控制网的建立方法进行了探讨;研究了逐步归化的测控方法在定位过程中的应用,结果表明构件的定位精度符合设计要求。     

深厚冲积层井筒修复内层钢板高强钢纤维混凝土复合井壁研究及应用

针对板集煤矿副井井筒修复的复杂工程条件,提出采用内套内层钢板高强钢纤维混凝土复合井壁结构。首先,对该种新型井壁结构力学特性进行了模型试验研究,结果表明:在井壁结构中高强钢纤维混凝土的极限压应变可达(-3 710~-3 750)με,显著提高了井壁结构的延性特征;由于内层钢板的约束作用,井壁内缘钢纤维混凝土也处于三向受压状态,钢纤维混凝土抗压强度提高了1.822~1.974倍,从而显著提高了该种复合井壁的承载能力;在板集煤矿副井井筒修复工程中首次应用了内层钢板高强钢纤维混凝土复合井壁,并通过现场实测结果表明,2个监测水平钢纤维混凝土应变分别为-290με和-359με,远小于试验实测的极限压应变值,说明目前该种新型井壁结构混凝土变形小,井壁结构安全可靠。     

晶须复合纤维EGC抗大变形性能研究

为了满足深部大变形工况对混凝土类支护材料柔性的要求,使用国产原料制作了复合纤维EGC材料。通过试件试验,获得了复合纤维EGC材料本构;使用COMSOL对U型钢与EGC材料支护时的收敛特性进行了数值计算。通过对模拟结果的分析发现:在使用普通混凝土支护时,直墙底与拱顶处混凝土易发生破坏,使用U型钢与普通混凝土支护对该现象改善不佳,而所制作的EGC材料能够适应该工况。通过研究,获得了掺入CaSO₄晶须的EGC材料本构,讨论了EGC材料对大变形工况的适应性。