基于ABAQUS的方钢管约束混凝土纯弯性能研究

采用非线性有限元计算软件对方钢管约束混凝土纯弯构件进行了模拟分析,通过已有试验对有限元模拟结果进行了有效性验证。基于此,对方钢管约束混凝土进行了变参数分析,主要分析了混凝土抗压标准强度、钢材屈服强度以及钢管截面尺寸对抗弯承载力的影响,最后基于现有钢管混凝土纯弯理论,探讨了方钢管约束混凝土纯弯构件抗弯承载力的实用计算方法。     

圆形截面钢管钢筋混凝土构件承载力的计算

对8个圆形截面钢管钢筋混凝土构件进行了轴心受压和偏心受压试验,采用有限元法和纤维模型法对构件承载力进行了计算,提出了圆形截面钢管钢筋混凝土构件承载力的简化计算方法。研究表明,圆形截面钢管钢筋混凝土具有与钢管混凝土和钢筋混凝土相同的特点,按有限元法计算的构件承载力偏小,而按纤维模型法计算的构件承载力与试验结果符合较好。圆形截面钢管钢筋混凝土构件的承载力可通过将钢管视为普通钢筋,将混凝土视为钢管约束混凝土的双层钢筋约束混凝土构件,采用圆形截面钢筋混凝土构件承载力的计算方法进行简化计算。按简化方法计算的圆形截面钢管钢筋混凝土构件的承载力也与试验结果符合较好。     

矩形钢管混凝土抗弯刚度计算方法研究

根据方钢管混凝土构件受力分析的一般叠加法,分析了矩形钢管混凝土受弯构件的内力分配规律,推导出了其在正常使用状态下的刚度计算公式。为了验证分析结果的正确性,进行了4根方钢管混凝土的纯弯试验,通过对试验数据进行分析,上述的理论方法与试验结果吻合较好。该方法概念清楚,计算公式具有很好的实用性,并且为此类构件抗弯刚度的研究提供了一种思路。     

中高层生态复合墙体正截面压弯承载力分析

为了提高墙体的水平承载力和改善其抗震性能,将传统生态复合墙结构与混凝土竖向约束构件有机结合提出中高层生态复合墙混合结构体系。根据中高层生态复合墙体实际压弯状态下的受力特性及墙体的特殊构造形式,提出墙体合理的简化计算模型;基于平截面假定,结合材料本构模型及几何关系,建立中高层生态复合墙体正截面压弯承载力计算的等效矩形应力图形,推导墙体正截面压弯承载力实用计算公式,并对前期试验墙体进行极限承载力分析。理论和试验表明:该公式概念明确、计算简单,可用于指导中高层生态复合墙体混凝土竖向约束构件的配筋。     

基于分层组合法推导钢骨—钢管高强混凝土抗弯承载力

为了研究钢骨-钢管高强混凝土的抗弯性能,采用截面分层组合法汇编非线性分析程序,分析不同钢管强度、钢骨强度、钢管厚度、钢骨截面惯性矩和混凝土强度等级对组合构件的抗弯力学性能的影响,并对计算结果回归分析,得出实用的抗弯承载力计算公式。研究结果表明:以上因素对其抗弯力学性能有不同程度的影响,但是钢管壁厚的变化对组合构件的抗弯力学性能影响幅度最大;抗弯承载力计算公式与试验结果整体吻合良好。研究结论对合理利用材料来提高组合构件的抗弯承载力,以及对组合构件的抗弯承载力计算是有实际工程意义的。更多还原     

CFRP钢管混凝土轴压承载力灵敏度分析

CFRP钢管混凝土的轴压承载力与很多因素有关,由于材料制造、使用等原因,这些参数并不是一个确定的值。基于此,考虑参数的不确定性,对CFRP钢管混凝土的轴压承载力进行灵敏度分析。考虑了9个参数并生成参数样本值,使用ABAQUS的脚本语言Python对CFRP钢管混凝土进行参数化建模,调用ABAQUS的批处理器计算极限承载力。分析了极限承载力的局部灵敏度和全局灵敏度,针对全局灵敏度计算量大、计算时间长的问题,提出了通过二阶响应面建立拟合的函数关系,运用傅里叶幅值检验扩展法计算其全局灵敏度指数。研究表明:钢管内径对极限承载力的影响最大。对比局部灵敏度和全局灵敏度2种分析方法,参数在小范围内变化,局部灵敏度分析可以快速得到理想的结果。若各参数的变异性相差太大,使用全局灵敏度分析更为准确。     

碳纤维钢骨－钢管混凝土柱抗震性能研究

针对目前钢管混凝土特性,研究了碳纤维钢骨－钢管混凝土柱在循环荷载作用下的力学性能, 制作3个试件进行拟静力试验,并利用有限元软件,分析不同混凝土强度、碳纤维层数、轴压比以及钢管 直径因素对柱的受力影响情况进行模拟。结果表明:随混凝土强度在一定范围内的提高,结构承载力提 高;碳纤维层数的增多,对构件初期刚度影响不大,极限荷载值有所提高;构件的轴压比在一定范围内越 大,试件的极限承载力降低,试件后期越容易出现快速破坏;构件内部钢管直径变大,构件的极限承载力 有所提高。综合看出碳纤维钢骨－钢管混凝土柱有较好的延性,具有良好的抗震性能。     

方钢管约束型钢超高强混凝土轴压短柱的力学性能

对８根钢管约束型钢超高强混凝土短柱和１根钢管约束型钢高强混凝土短柱进行了轴压试验研究。分析了钢管壁厚、型钢截面形式、钢管屈服强度、混凝土强度对试件轴压力学性能的影响。研究结果表明:试件的极限承载力随着钢管屈服强度、钢管壁厚、混凝土强度提高而增大；钢管壁厚不同而其他条件相同时，钢管宽厚比为４５时极限承载力提高率最大；钢管宽厚比小于４５时，随着钢管屈服强度的提高，试件极限承载力提高不明显；在Ｉ、Ｘ、Ｏ三种配骨形式中，配Ｏ型钢骨的试件极限承载力最高，即Ｏ型钢骨对试件产生的附加约束最大。     

芳纶纤维布加固小偏压混凝土柱试验研究

对芳纶纤维布(AFRP)横向约束的混凝土矩形小偏心受压柱进行了静载性能的试验研究,测得了小偏心受压柱加固后的极限承载力、混凝土的荷载—应变曲线、AFRP的荷载—应变曲线,研究了AFRP环向约束钢筋混凝土柱对延性的提高作用,分析了在纤维布用量相同时,条带宽度、间距对加固效果的影响。在此基础上,提出了相应的分析方法和计算公式,试验结果与计算值吻合良好。     

高强箍筋约束高强混凝土方柱轴压性能数值试验研究

约束混凝土构件已成为国内外学者的研究热点。为了研究各关键因素对高强箍筋约束高强混凝土轴压短柱受力性能的影响,首先介绍三种极具代表性的约束混凝土模型;其次,基于10组高强箍筋约束高强混凝土方柱轴压试验,采用ABAQUS进行数值模拟,计算并分析箍筋强度、配箍率等因素对约束混凝土构件受力性能的影响。研究结果表明:数值模拟结果与试验结果吻合较好,借助高强度箍筋来约束高强混凝土来提高构件的极限承载力和变形性能十分有效,为高强箍筋在混凝土结构中进一步拓展应用提供理论依据。更多还原     

GFRP管混凝土轴压短柱承载力研究

为研究GFRP管约束混凝土柱在轴心受压时的承载力,更好的应用于工程实际,采用有限元软件ABAQUS模拟分析不同的GFRP管管壁厚度、混凝土强度等级以及钢骨截面形式、钢骨强度等因素对GFRP管混凝土组合柱轴压力学性能的影响。研究结果表明:数值计算结果与试验结果吻合良好;增加GFRP管厚度、提高混凝土强度等级以及增加钢骨截面积等能提高组合柱承载力。     

CC+CFRP约束对钢筋混凝土方柱力学性能的影响

为探究CC(Concrete Canvas,混凝土帆布)+CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic,碳纤维增强复合材料)约束对钢筋混凝土方柱力学性能的影响,设计了8组16个CC+CFRP联合加固的钢筋混凝土方柱轴心受压试验。分析了CFRP条带约束、全包约束和CFRP包裹层数对CC+CFRP联合加固柱破坏形态、承载力和延性的影响。研究结果表明:联合加固下CFRP的约束方式和包裹层数对钢筋混凝土方柱的力学性能有显著影响;在承载力提升方面,CFRP条带包裹要优于整体包裹,且CFRP包裹层数为2时的承载力提高幅度最大;在变形方面,CC的存在能够改善柱的破坏形态,提高试件的延性和变形能力。研究成果对于减轻内部钢筋腐蚀及提高混凝土结构的耐久性有一定参考价值。     

爆炸荷载下圆截面钢－混凝土－ CFRP －混凝土组合柱动力响应数值模拟

为研究爆炸荷载作用下 CFRP 管厚度对 SCCC 组合柱动力响应的影响,采用非线性有限元软件ANSYS／LS － DYNA 建立不同厚度 CFRP 管的 SCCC 组合柱、空气和炸药有限元模型,爆炸荷载对 SCCC 组合柱的作用采用多物质流固耦合法实现。数值模拟发现,与无 CFRP 管的柱对比,SCCC 组合柱的测点位移明显减小,钢管及核心混凝土失效的单元明显减少,且随着 CFRP 管厚度的增加,SCCC 组合柱测点移时程曲线分布逐渐变密。结果表明,CFRP 管可以有效的减小 SCCC 组合柱在爆炸荷载作用下的动力响应;随着 CFRP 管厚度的增加,新增加的 CFRP 对 SCCC 组合柱抗爆性能提高的作用逐渐减弱。     

预应力CFRP布加固混凝土大偏心受压柱试验研究

为改善被加固混凝土大偏心受压柱的受力性能,提出在柱周缠绕粘贴CFRP布、柱受拉侧粘贴CFRP布复合加固技术。设计了四根尺寸、材料与配筋均相同的混凝土大偏心受压柱,分别采用不同加固方式加固,通过静力加载试验,研究预应力CFRP布加固柱的受力性能,分析不同加固方式的加固效果。研究表明,大偏压柱在纵、横向分别粘CFRP布加固后,柱的承载力有了明显的提高,裂缝分布均匀且裂缝宽度小,延性明显提高。     

内填散体材料废弃轮胎叠合体承载能力研究

为提高废弃轮胎在土木工程上的利用率,提出利用废弃轮胎环箍约束散体材料,形成具有良好 载荷能力的叠合体。通过竖向载荷试验,测得不同因素对叠合体承载能力和变形特点的影响情况。分 析出叠合体的承载力主要与填充材料的性质和轮胎的直径有关,实验表明叠合体的承载力与内摩擦角 或轮胎的直径呈正相关关系,当后者增大时,前者也随之增大;当叠合体内填充不同的材料时,它的横向 变形量沿高度分布情况也不同,即变形特点与填充材料有关;旧轮胎能够提供相当大的环向约束力,给 出了横向约束力和横向位移的计算公式,具有较好的计算精度;该叠合体能够承受很大的上部载荷,其 颗粒材料的抗剪强度和轮胎的环向约束能力被充分发挥。     

钢管高性能混凝土核心柱正截面承载力 叠加计算方法

对钢管高性能混凝土核心柱的概念及其合理性进行了分析，对钢管高性能混凝土核心柱力学 性能及主要影响因素进行了探讨，借鉴塑性理论下限定理提出其正截面承载力的叠加计算公式，并进 行了案例计算。     

轴压作用下带剪力键的钢管桩桩芯混凝土受力研究

在码头和桥梁结构中常在钢管桩的顶部设置剪力键,能够提高钢管桩与上部结构连接桩芯混凝土的承载力以及结构整体性。由于带剪力键的桩芯混凝土受力机制较复杂,国内外学者对其理论研究还不够完善。本文以带单个剪力键的钢管桩桩芯混凝土为研究对象,首先基于变形协调原理推导出了弹性范围内桩芯混凝土在轴压作用下的位移和应力公式,然后利用Gebman试验报告中的试验数据与理论计算值进行对比,验证了理论推导公式的合理性。最后将ABAQUS有限元建模得到数模值与理论计算值对比,结果表明:计算值与数模值变化趋势基本一致;理论推导公式更适用于1.0 m以内的小直径钢管桩;桩芯混凝土与剪力键接触位置上部0～0.1 m范围区域为应力敏感区,该区域应力变化显著且应力集中现象明显。     

带约束拉杆L形方钢管混凝土组合异形柱的受力研究

为研究对拉约束拉杆对组合柱性能的影响,针对L形组合异形柱设置不同类型的约束拉杆、不同强度材料等进行数值模拟,对比该类型下的相应试验结果,分析验证了对拉约束拉杆对L形组合异形柱的性能改善作用,得到了对拉约束在柱延性及承载力方面的积极影响效果。最后基于线性回归分析的理论计算方法表现出了和数值结果较高的一致性,建立了具有较高参考价值的带约束拉杆的组合异形柱承载力计算公式。     

预应力碳纤维布加固梁斜截面承载力实验与分析

为提高被加固混凝土梁的抗剪承载力,提出在梁底粘贴预应力碳纤维布和在梁端部两侧粘贴碳纤维布复合加固技术。设计了5根无腹筋混凝土梁,进行静力加载试验,试验分析不同加固方式对混凝土梁的抗剪承载力影响,同时对复合加固混凝土梁的斜截面承载力进行理论分析和推导,建立了实用的理论计算公式,理论计算结果与试验数据符合较好。