钢管混凝土纯扭转问题研究

本文介绍了４个钢管混凝土纯扭构件的试验研究。试验结果表明，在加载过程中，钢管和核心混凝土整体变形协调，钢管混凝土构件表现出良好的塑性性能。笔者利用有限元法对这类构件进行了全过程分析，其结果与试验结果吻合良好。最后，定义了钢管混凝土纯扭构件抗扭承载力指标，并提供了其抗扭承载力简化计算公式。本文还对钢管混凝土综合剪切模殴等物理指标的确定提供了简化计算式。     

实心与空心钢管混凝土构件防火计算方法

目前关于钢管混凝土的耐火研究还主要集中在实心构件上,空心钢管混凝土的相关研究则不足。而实心钢管混凝土可以看作是空心钢管混凝土的特例,因此,很有必要将实心和空心钢管混凝土统一在一起进行研究。采用理论和有限元计算相结合的方法,对钢管混凝土构件在标准火灾下的承载力进行了研究。最终,给出了实、空心钢管混凝土构件在标准火灾下任意时刻的承载力计算公式和保护层厚度的计算方法。     

钢筋混凝土纯扭转问题研究

本文介绍了４个钢管混凝土纯扭构件的试验研究，试验结果表明，在加载过程中，钢管和核心混凝土整体变形协调，钢管混凝土构件表现出良好的塑性性能，笔者利用有限元法对这类构进行了全过程分析，其结果与试验结果吻合良好，最后，定义了钢管混凝土纯扭件抗扭承载力指标，并提供了其抗扭承载和简化计算公式，本文还对钢管混凝土综合剪切模量等物理指标的确定提供了简化计算式。     

圆端形椭圆钢管混凝土受扭性能数值分析及抗扭承载力计算

为探究圆端形椭圆钢管混凝土构件的受扭性能和抗扭承载力计算方法,采用ABAQUS建立了圆端形椭圆钢管混凝土构件在纯扭作用下的有限元分析模型。为解决核心混凝土本构关系问题,提出了一种关于圆端形椭圆钢管核心混凝土本构关系的新等效方法,利用已有试验结果验证了等效方法的可行性和数值分析模型的准确性。开展了纯扭作用下圆端形椭圆钢管混凝土构件性能的参数分析,研究参数包括钢材强度、混凝土强度、含钢率、长短轴比和截面尺寸等。揭示了圆端形椭圆钢管混凝土构件在纯扭作用下的受力机理,提出了圆端形椭圆钢管混凝土构件的抗扭承载力简化计算公式。结果表明:构件抗扭承载力随钢材强度、截面尺寸、含钢率增大而增大,随长短轴比增大而减小;研究成果将为圆端形椭圆钢管混凝土构件的设计提供参考。     

方中空夹层钢管混凝土压弯扭构件试验研究

以长细比、空心率和轴压比为主要变化参数,进行了5个方中空夹层钢管混凝土和2个方实心钢管混凝土压弯扭构件的试验研究。采用有限元软件ABAQUS对压弯扭试件的扭矩-转角全过程关系进行计算,计算得到的扭矩-转角关系曲线在达到承载力之前与试验结果符合较好。通过典型算例进行计算,从钢管与混凝土各自承担的荷载、轴压比和空心率对扭矩-转角关系曲线的影响三个方面对方中空夹层钢管混凝土压弯扭的工作机理进行了分析。研究结果表明：随着轴压比（n≥0.2）的增大,试件抗扭强度承载力越小;偏心率较小时,空心率越大抗扭承载力越大,延性越好。 关键词：     

圆锥形中空夹层钢管混凝土压扭构件力学性能分析

为了研究圆锥形中空夹层钢管混凝土在压扭复合受力下的力学性能,通过有限元软件ABAQUS建立了圆中空夹层钢管混凝土压扭构件的数值模拟模型,并与已有的试验结果进行对比,验证了模型的正确性。用同样建模方法对圆锥形中空夹层钢管混凝土压扭构件进行了数值分析,分析了该类构件在压扭复合作用下的扭矩-转角全过程关系曲线、各部件的承载力分配等,讨论了轴压比、空心率、锥度、混凝土强度及钢管强度对构件受力性能的影响规律。结果表明:构件的扭矩-转角全过程曲线可以分为弹性、弹塑性、塑性强化三个阶段;加载过程中轴压比、混凝土强度、内钢管强度和空心率的变化对其极限扭矩的影响较小,锥度和外钢管强度的变化对该类构件抗扭承载力影响较大。本文所建议的抗扭承载力计算方法与数值模拟结果吻合良好。     

圆台形大空心率中空夹层钢管混凝土构件压扭性能研究

圆台形大空心率中空夹层钢管混凝土(TLHR-CFDST)基于传统中空夹层钢管混凝土(CFDST)发展而来，在实际工程中常受到压-扭复合荷载作用。为研究TLHR-CFDST构件的压扭性能，设计了6个试件并进行静力加载试验，主要试验参数包括锥角、空心率和轴压比。在试验的基础上，建立TLHR-CFDST压扭构件的有限元模型，进一步分析其工作机理和参数影响。结果表明：在压扭荷载作用下，TLHR-CFDST构件在上部截面发生破坏；当锥角增大时，构件的抗扭刚度和受扭承载力下降，而空心率对受扭承载力影响较小；当轴压比不超过0.4时，构件表现出良好的延性，但当轴压比大于0.4后，构件的扭矩-扭转角曲线出现下降段，受扭承载力有较大程度的降低；在钢管的约束下，混凝土受扭开裂后可以继续承担荷载；构件在不同参数下的压扭承载力相关曲线基本一致。基于承载力相关方程，建立了适用于TLHR-CFDST构件的压扭承载力计算方法，该方法预测的承载力与试验及数值计算结果吻合较好。     

复式薄壁方钢管混凝土构件受弯性能研究

通过复式薄壁方钢管混凝土构件受弯性能的试验研究,分析了内置圆形截面空钢管和钢管高强混凝土对薄壁方钢管混凝土构件纯弯段受弯性能的影响。试验表明：内置圆形截面空钢管和钢管高强混凝土可有效提高构件的受弯承载力,内置钢管高强混凝土的提高效果更显著;薄壁方钢管混凝土的受弯承载力和抗弯刚度明显较对比空钢管的高;试验过程中未出现钢管角部破坏的情况。对复式薄壁方钢管混凝土纯弯构件受力性能进行有限元分析,分析结果和试验结果吻合较好,外管的约束作用有效提高了夹层混凝土转角处混凝土的抗压强度。有限元参数分析结果表明,构件的受弯承载力和抗弯刚度随着夹层混凝土强度和径宽比的增大而增大,但随着径厚比的增大而减小;同时构件的受弯承载力随着钢管强度的增大而增大。建议了复式实心薄壁方钢管混凝土构件和复式空心薄壁方钢管混凝土构件受弯承载力的简化计算模型,其计算结果精度较高。     

GFRP管-钢管双壁约束混凝土组合柱轴压性能与承载力实用计算方法研究

通过4根实心和中空的GFRP管-钢管双壁约束混凝土组合短柱轴压试验,对比分析了该组合柱的工作机理、破坏模式、复合材料管的约束效应、核心混凝土本构关系及其影响因素。研究发现,在其他条件相同的情况下,内钢管空心的构件变形能力超过实心构件,极限承载力小于实心构件,GFRP管对混凝土的约束程度低于实心构件;GFRP管径厚比越小,其对混凝土的约束效应越好。GFRP管径厚比相同的情况下,实心构件混凝土峰值应力比空心构件大,而极限应变比空心构件小。通过试验分析了约束混凝土强度模型,并采用极限平衡法推导了可用于计算实心和空心双壁约束混凝土组合柱轴压承载力的计算公式,理论计算与试验结果吻合较好。     

实心和空心钢管混凝土的统一纤维模型

采用纤维模型是进行结构整体分析的一种有效手段,目前已有部分学者给出了实心钢管混凝土的纤维模型计算方法,但是缺乏关于空心钢管混凝土的纤维模型计算方法。为了给钢管混凝土的整体分析提供数值分析手段,在统一强度承载力公式的基础上,给出了实心和空心、圆形和多边形完全统一的基于材料的钢管混凝土纤维模型,并给出了考虑截面形状和空心率影响的约束混凝土的滞回本构及参数取值方法。通过对不同截面形式的钢管混凝土长短柱轴压试验、侧推试验以及滞回试验的比较和分析,证明了基于材料的纤维模型和相关参数取值的适用性。     

椭圆钢管混凝土压弯扭复合受力性能及承载力计算方法研究

为研究椭圆钢管混凝土构件在压弯扭共同作用下的受力性能,基于椭圆钢管核心混凝土等效本构模型,通过ABAQUS有限元软件建立了椭圆钢管混凝土构件在压弯扭复合受力作用下的有限元分析模型,并利用已有的试验数据验证了模型的准确性和可行性;系统分析了约束效应系数、轴压比、弯矩比和扭矩比等关键参数对其T/Tu-M/Mu曲线、T-θ曲线和破坏模式的影响规律,最终提出了椭圆钢管混凝土构件在压弯扭复合受力作用下的承载力计算公式。研究结果表明：在一定范围内初始轴压比的提升会使构件的抗扭强度与纯扭构件相比有所提升,而当初始轴压比过大则会显著降低构件的抗扭强度;构件初始弯矩比的增加会使其抗扭强度持续降低;在轴力与弯矩的同时作用下,各自效果依然存在。通过提出的承载力简化计算公式的理论计算值与有限元分析结果的对比,表明该公式可用于评估椭圆钢管混凝土构件在压弯扭复合受力下的极限承载力。研究结果将为椭圆钢管混凝土在实际工程中的设计和应用提供科学依据。     

钢管混凝土压扭,弯扭构件承载力相关方程

本文在对钢管混凝土压扭、变扭构件进行全过程分析结果的基础上，推导了钢管混凝土压扭和变扭构件承载力相关方程。采用相关方程计算钢管混凝土压扭和弯扭构件的承载力，方法简便，符合实用原则，并且和轴压、纯弯及纯扭构件承载力计算公式相衔接。最后，本文提供了压扭和弯扭构件设计公式。     

方中空夹层钢管混凝土压扭构件的试验及有限元计算研究

以长细比、空心率和轴压比为变化参数,对7根方中空夹层钢管混凝土和1根方实心钢管混凝土压扭构件进行试验研究。试验结果表明:所有试件表现出良好的延性,夹层混凝土出现约45°的斜裂缝,混凝土未破碎;当轴压比较小(n≤0.3)时,轴压比越大,抗扭承载力越大;当轴压比较大(n0.3)时,轴压比越大,抗扭承载力越小。采用有限元方法对试件的扭矩-转角关系曲线进行模拟,两者符合良好。     

钢管混凝土压弯扭（剪）承载力相关关系及钢管混凝土统一设计理论构想

本文推导了钢管混凝土压弯扭（剪）承载力相关方程，从而将钢管混凝土轴压、纯弯和纯扭（剪）构件承载力计算公式相互衔接起来，概念明确。大量实例计算表明，相关方程计算结果与试验结果吻合令人满意。最后，本文提出钢管混凝土统一设计理论的构想。     

轴向压缩下圆形和多边形钢管混凝土柱的统一公式

目前,不同截面钢管混凝土(CFST)柱的轴向承载力采用不同的公式计算。研究人员和设计师试图在柱的设计中找到一个适用于不同截面(包括实心、空心、圆形和多边形截面)的统一公式,这一直是他们面临的一个挑战,事实上也是十分重要的问题。为满足现代的设计要求,结构在材料的使用、结构构件的拓扑学方面不断优化,上述问题应运而生。作者之前研究了圆形空心和实心CFST柱轴向承载力的统一公式,该文将其拓展到正多边形截面空心和实心CFST柱,将圆形截面作为多边形边数为1的特殊情况。最后,给出用于计算圆形或多边形截面实心和空心钢管混凝土柱轴向承载力的统一公式。此外,对空心圆形和方形钢管混凝土柱进行了试验。这些试验结果对有限的公开发表的文献进行了补充,也验证了该分析公式。     

实腹式型钢混凝土梁受扭性能试验研究

为研究实腹式型钢混凝土梁在扭矩作用下的受力性能,进行了6根不同参数实腹式型钢混凝土梁和1根钢筋混凝土梁的纯扭试验。试验结果表明:实腹式型钢混凝土受扭构件与钢筋混凝土受扭构件的开裂机会相等,可以忽略型钢对开裂扭矩的影响;但型钢对极限扭矩有大幅提高作用,并有效改善了构件的延性;减小箍筋间距和增大配钢率可以提高型钢混凝土构件的受扭承载力。通过分析提出了型钢混凝土纯扭构件开裂扭矩和极限扭矩的计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。     

CFRP加固方钢管混凝土在弯-扭荷载作用下的性能研究

为了研究方截面CFRP-钢管混凝土的弯-扭性能,以9个方截面CFRP-钢管混凝土弯扭性能试件的试验研究为基础,利用有限元软件ABAQUS模拟了方CFRP-钢管混凝土扭矩-转角(T-θ)曲线和破坏模态,并将模拟结果与试验结果进行比较。结果表明：模拟与试验结果吻合较好。在验证模型可靠性的基础上,对构件的受力全过程和参数分析进行了研究。在有限元与试验的基础上,提出了方CFRP-钢管混凝土的弯-扭承载力的计算表达式。研究表明：随着混凝土强度、钢材屈服强度和含钢率的提高构件承载力显著增大,随着CFRP层数增加构件承载力略有提高,随着弯矩比的增大构件承载力略有降低,提出的方CFRP-钢管混凝土的弯-扭承载力计算表达式所预测的试件承载力与试验结果基本一致。     

局部荷载作用下方钢管混凝土的性能试验

对局部荷载作用下薄壁方钢管混凝土进行试验研究,荷载通过钢支座(BM)施加。共有20个试件,包括12个钢管混凝土(CFST)试件、4个空心截面(HSS)试件和4个普通混凝土(PC)试件。在试验中考虑的参数包括:1)BM的类型,实心和空心;2)BM与受压构件的宽度比,0.36~0.73;3)受压构件的钢管壁厚,2.6mm和3.7mm;4)BM与受压构件之间的角度,45°和90°。结果表明,局部荷载作用下方形钢管混凝土依然具有较高的承载能力和较好的抗变形能力,并且CFST构件的性能比HSS和PC构件之和更好。使用CIDECT设计准则以及冯和杨提出的简化设计方法,计算局部荷载作用下方钢管混凝土的承载力,并与试验结果进行比较。     

钢管混凝土弯扭构件的理论分析和试验研究

本考虑不同加载路径，对钢管混凝土弯扭构件进行了深入系统的理论分析。为了验证理论分析结果的正确性，进行了１２个弯扭构件的试验，结果表明，理论分析结果与试验结果吻合良好。论最后还推导了钢管混凝土弯扭构件承载力相关方程，从而使钢管混凝土纯弯、纯扭和弯扭构件承载力设计计算公式相互衔接起来，便于实际应用。     

钢管再生混凝土柱承载力及抗火性能研究

通过试验和理论对空、实心钢管再生混凝土柱的极限承载力做了研究,研究表明,实心钢管再生混凝土短柱可以采用实心钢管普通混凝土短柱的极限承载力计算公式。空心钢管再生混凝土长柱的承载力与再生混凝土弹性模量有关。火灾试验表明,钢管再生混凝土长柱的耐火性能要优于钢管普通混凝土,根据试验提出了钢管再生混凝土柱耐火时间的计算公式。