偏心受压下锥形中空夹层钢管混凝土柱的性能

锥形中空夹层管混凝土(CFDST)柱常被用于输电塔并有可能成为另一种类型的复合框架结构。然而,尚未对偏心受压下锥形中空夹层钢管混凝土柱的性能进行研究,对不同偏心荷载作用下的锥形中空夹层混凝土柱进行研究。数值研究也使用了有限元模型对锥形构件的性能进行了预测。比较锥形构件和直角构件的强度和应力分布。通过数值计算研究锥形柱的稳定性。最后,使用"等效柱"的概念预测偏心受压下锥形中空夹层钢管混凝土柱的荷载力。     

中空夹层钢管混凝土短柱的性能分析

对外管为方形中空截面或者圆形中空截面,内管为圆形中空截面的夹层钢管混凝土短柱的抗压性能进行了有限元分析。通过与一系列由不同研究者进行的试验数据进行对比,以证实有限元建模的有效性。归纳了平均应力与纵向应变的典型曲线、混凝土应力曲线、混凝土和钢管的交互曲线以及空心率对CFDST短柱性能的影响。对影响复合柱截面性能的重要参数也进行了分析。     

初始荷载下中空钢管混凝土柱轴向强度

与传统的钢管混凝土柱相比,中空钢管混凝土(CFDST)柱具有很多优点,诸如自重轻和良好的循环性能。CFDST柱可能被用于桥梁,高层建筑,高架桥和输电塔结构中。内外钢管将承担来自上部结构和浇筑的湿混凝土的初始荷载。由这些初始荷载造成的钢管初应力和变形会影响CFDST构件的性能。因此,对外钢管单独承担初始荷载和内外钢管同时承担初始荷载时,CFDST柱的轴力性能进行讨论。建立通用的有限元模型预测钢管负荷时CFDST柱的性能。通过承担初始荷载和不承担初始荷载的CFDST柱的试验结果对该有限元模型进行验证。讨论初始荷载水平、长细比、空心率和材料强度对轴向强度的影响。最后,给出初始荷载下的CFDST柱的极限强度计算公式。     

长期持续荷载下中空钢管混凝土(CFDST)柱的研究

给出了一组长期持续荷载下中空钢管混凝土(CFDST)柱的试验结果。试验包括两个阶段:长期正常使用阶段的试验和极限强度试验。给出了长期持续荷载下CFDST柱的数值模型。数值结果与试验结果吻合很好。另外,详细分析了CFDST柱的长期性能。最后,给出了计算长期持续荷载下CFDST柱的极限强度的简化方程。     

双层圆钢管混凝土(CFDST)短柱承载力的有限元分析

为研究轴压下双层圆钢管混凝土(CFDST)短柱的性能,进行了有限元分析。为对双层试件进行精确建模,选择合适的混凝土和钢管材料特性至关重要。将有限元法计算结果与已有的试验结果进行对比分析,验证了有限元方法的有效性。为研究不同径厚比(D/T)、混凝土立方体抗压强度以及钢材屈服应力对双层圆钢管混凝土整体性能和极限承载力的影响,建立25组模型进行参数分析。此外,对性能和质量相同的4根圆钢管混凝土(CFST)和CFDST进行了对比分析。基于EC 4,给出计算双层试件强度的新公式。对比分析结果表明,建议公式合理准确。     

中空夹层圆钢管混凝土短柱的受压分析

中空夹层钢管混凝土(CFDST)短柱由两个同心薄壁圆钢管组成,两个钢管中间填充混凝土。其在轴压作用下的力学特性已经通过大量试验进行了研究。两个试验参数分别为内外径比和径厚比。观察到的失效模式由内外两个钢管的局部屈曲和填充混凝土的剪切破坏控制。主要讨论了外层钢管对混凝土的约束效应。基于钢管和填充的混凝土柱体的屈服强度,提出了预测其在压力作用下极限强度的公式。     

中空夹层薄壁钢管混凝土短柱轴压性能研究

进行了9个轴压短柱的试验研究,考察空心率和径厚比对方套圆中空夹层薄壁钢管混凝土轴压短柱力学性能的影响。试验发现中空夹层薄壁钢管混凝土轴压短柱具有较好的延性和较高的承载力。接着对中空夹层薄壁钢管混凝土轴压短柱进行了数值模拟,数值模拟结果与实测结果吻合良好。机理分析表明:外钢管的约束效果主要集中在角部,纵向加劲肋可很好地提高外钢管的承载力。参数分析表明中空夹层薄壁钢管混凝土轴压短柱的承载力随着钢管屈服强度、混凝土强度或径厚比的增大而增大;构件的延性随着空心率的增大而增大。最终建议了中空夹层薄壁钢管混凝土轴压短柱承载力的简化计算公式。     

内衬钢管方中空钢筋混凝土短柱轴压性能分析

为提高空心钢筋混凝土柱的承载能力和延性,文中提出一种内衬钢管的方中空钢筋混凝土短柱。采用有限元软件建立该类柱的非线性有限元模型,模拟结果与试验吻合良好,验证了有限元建模方法的合理准确性,基于此进一步考察钢管壁厚和直径、截面边长、钢管屈服强度和混凝土抗压强度对组合柱轴压刚度、承载力以及延性的影响,并对典型试件进行受力全过程分析。结果表明内衬钢管方中空钢筋混凝土短柱轴压承载力及刚度随混凝土抗压强度的提高而增大,延性随钢管壁厚及直径的增加而增大。     

圆锥形中空夹层钢管约束混凝土短柱轴向局压力学性能分析

为研究圆锥形中空夹层钢管约束混凝土短柱在轴向局压下的力学性能,建立有限元计算分析模型,并得到试验验证。在此基础上分析钢管与夹层混凝土的组合作用及短柱的破坏形态,同时研究各重要参数对其荷载-位移曲线的影响。     

中空钢管混凝土轴压短柱有限元分析与验证

为了研究中空钢管混凝土(HCFST)短柱的轴压性能,本文采用有限元软件ABAQUS对5根已有中空钢管混凝土短柱轴压试验进行数值模拟分析。通过选择合理的材料本构模型,建立该类短柱的有限元模型,获得轴压短柱的荷载-位移全过程曲线,与已有的试验结果进行对比,二者吻合良好。验证了本文有限元建模方法的合理性和可实施性,为中空钢管混凝土短柱在实际工程中的推广应用提供技术支撑。     

双层钢管自密实混凝土短柱的耐火试验

双层钢管混凝土是一种新型钢-混组合结构,可用于制作高层建筑的柱。自密实混凝土使用方便,可确保双层钢管混凝土短柱的质量。对双层钢管混凝土短柱耐火性能的研究很少,这对于其在高层建筑中的应用非常重要。为研究双层钢管自密实混凝土短柱及双层钢管纤维增强自密实混凝土短柱的耐火性能,进行了标准耐火试验。研究失效模型、温度分布、临界温度及耐火极限承载力,结果表明,纤维对温度分布无影响;增大混凝土厚度或管周长能降低双层钢管自密实混凝土柱的温度;钢纤维能提高60%的耐火极限承载力;双层钢管混凝土的临界温度高于钢管或钢管混凝土。     

夹层钢管混凝土梁-柱在循环荷载作用下的性能分析

夹层钢管混凝土(CFDST)在桥梁和建筑的建设中具有很大的潜能。轴力和循环加载的弯曲荷载作用下,弯矩曲率曲线(M-(?)),柱侧向荷载-侧移曲线(P-Δ)模型的研究信息非常有限。建立了一个力学模型,用于分析轴向恒荷载和循环加载的弯曲荷载作用下的CFDST梁-柱。预测的组合梁柱的循环反应性能与试验结果一致。基于这个理论模型,对组合梁柱有关弯矩曲率曲线(M-(?)),侧向荷载-侧移曲线(P-Δ)的性能进行了参数分析。最后,提出了计算弯矩曲率曲线(M-(?)),侧向荷载-侧移曲线(P-Δ)的简化模型。     

采用CFRP覆层修复的钢管混凝土梁柱的抗火性能

介绍了通过单向碳纤维聚合物加固的钢管混凝土梁柱在高温下的试验结果。为研究CFRP材料的加固作用,对所有圆形和方形的构件进行了测试。试验结果表明,通过CFRP加固后CFST梁柱的承载能力有所提高,但CFRP对其强度的影响却不明显。当偏心率或长细比增加时,CFRP所带来的强度的增幅会减少。当结构处于最大载荷时,除了那些在中间部位没有CFRP覆层的轴向受力短柱外,构件延性也有所增强。但是由于长期暴露在火中,所有修复过的构件都不能完全恢复到以前的性能。试验结果表明,当修复火灾中严重受损的CFST构件为长细构件或者遭受相对较大弯矩的构件时,建议适当考虑其他修复方法。     

不锈钢管混凝土短柱及细长柱的性能

在轴压或压弯作用下,对不锈钢管混凝土短柱和细长柱的性能进行一系列试验研究,并与短钢管柱试验对比。结果表明:组合柱的性能很好,可广泛用作结构构件。将试验结果与传统碳素钢管混凝土柱的现有设计规范对比,如澳大利亚规范AS5100(2004),美国规范AISC(2005),中国规范DBJ/T13-51-2010和欧洲规范Eurocode4(2004)。结果表明:这些规范在预测短柱和细长柱的承载力方面都比较保守。     

受压不锈钢—碳钢管混凝土短柱的研究

介绍不锈钢-碳钢管混凝土(CFSCT)柱这种新型的组合构件。这种将不锈钢和钢管混凝土(CFST)结构的优点结合在一起的组合件被认为具有更高的抗腐蚀性、承载力和更低的成本。对新提出的组合柱进行了一系列的抗压试验,提出一个关于改进混凝土芯的应力-应变模型,建立一个三维的非线性有限元(FE)模型并验证了试验结果。在荷载-变形响应方面的试验结果与数值结果相当一致。对包括钢管厚度、直径和碳钢管屈服强度在内的参数进行了研究,从而更清晰地认识这种组合柱的性能。     

不锈钢-混凝土-碳素钢双层管状柱的试验研究

介绍了一种新的组合柱:不锈钢-混凝土-碳素钢双层管状柱,它综合3种材料的优点,且外层不锈钢能提供美观效果和防腐能力。采用80组试件进行一系列试验,研究这种组合柱的性能。试验主要参数为:截面类型(圆形、方形、带圆端的矩形和椭圆形)、柱子类型(直柱、斜柱、锥形柱)、组合截面的空心率(0.5～0.75)。结果表明:所有类型柱均为延性破坏,力学性能与双碳素钢管相似。最后,提出可预测不锈钢-混凝土-碳素钢双层管状柱横截面强度的简化模型。