十字形部分包覆钢-混凝土组合柱轴压性能数值分析与承载力计算方法

为研究十字形部分包覆钢-混凝土组合柱（PEC柱）轴向荷载作用下的受力性能,通过有限元软件ABAQUS建立了足尺十字形PEC柱模型,并利用已有的试验数据验证了其可靠性;在此基础上,进行了典型十字形PEC柱轴压全过程受力分析,揭示了其在轴压作用下的受力机理和破坏模式,并对该构件进行了受力性能参数分析,系统分析了含钢率、截面高宽比、钢材强度、混凝土强度、系杆间距和截面面积等参数对其轴压性能的影响规律。研究结果表明：十字形PEC柱受力性能良好,其破坏模式主要表现为柱中部混凝土被压碎,钢筋骨架向外发生鼓曲,横向系杆间的型钢翼缘发生波纹状的局部屈曲;极限轴压承载力随截面含钢率、钢材强度、混凝土强度和截面面积的提高而增大,但截面高宽比和系杆间距等对其承载能力影响不大。最后,考虑混凝土约束效应分区,提出了十字形PEC柱轴压承载力简化计算方法,计算结果与有限元模拟结果吻合较好。研究结果将为十字形PEC柱的设计和应用提供参考。     

轴心受压状态下十字形钢骨混凝土异形柱的试验研究

为提高混凝土异形柱的承载力,本文提出一种新型实腹式钢骨混凝土异形柱。为了解这种新型钢骨混凝土异形柱的受力性能及破坏机理,本文通过对3根十字形钢骨混凝土异形柱和1根钢筋混凝土异形柱的轴心受压的试验研究,分析了钢骨混凝土异形柱和普通混凝土异形柱在轴心压力作用下的破坏形态以及试验过程中各种材料的受力状态。试验结果表明在轴心荷载的作用下,从弹性阶段到开裂荷载直至极限荷载,型钢与混凝土能保持协同工作,这种新型构件中各种材料的力学性能均能得到充分发挥,钢骨的存在改善了构件的延性。本文提出的新型实腹式钢骨混凝土异形柱受力性能良好,可以应用于工程。     

基于神经网络的十字形截面方钢管混凝土组合异形柱轴压承载力研究

采用有限元法对方钢管混凝土组合异形柱轴压性能进行模拟分析,通过有限元模型的破坏形式和轴压承载力与试验结果对比,验证了有限元程序的可行性。基于有限元分析结果,训练神经网络,通过承载力的对比,二者误差较小,验证了神经网络的可行性和精确性。利用神经网络对十字形截面方钢管混凝土组合异形柱轴压承载力影响因素进行参数化分析,结果表明承载力随着钢材强度、混凝土强度、钢管高度、钢管尺寸和钢管厚度的增大而增大。     

钢管混凝土组合异形柱受压性能有限元分析

通过理论计算承载力,换算长细比以及非线性有限元模拟分析研究圆钢管混凝土T形组合截面异形柱的压弯性能。讨论了其在轴压作用下的应力分布,失效模式,荷载-位移曲线等,认为圆钢管混凝土T形组合截面异形柱承载力较高,具有很好的延性,使其在实际工作中有很高的安全储备,由于T形截面本身是非对称截面,在轴压作用下,整体变形为绕弱轴的弯曲变形为主,弱侧单柱肢先达到屈曲破坏,柱肢之间的相对扭转可忽略不计,符合预期设想,单个柱肢之间有缀管相连接,在竖向受压作用力变大过程中,整体表现出协同变形的趋势,最后表现为整体弯曲失稳破坏。     

钢管混凝土轴心受压柱耐火极限分析

用大型有限元软件ABAQUS建立钢管混凝土柱三维有限元模型，采用热-力耦合的方法进行轴心受压柱耐火极限的非线性瞬态分析。采用参数化手段，得出各参数对耐火极限的影响，并归纳出耐火极限公式。     

十字形钢管混凝土柱抗震性能有限元分析

使用ABAQUS软件建立了9个十字形钢管混凝土柱模型,并对其进行了低周反复荷载下的抗震试验。分析了钢管壁厚、长宽比和轴压比对十字形钢管混凝土柱抗震性能的影响。通过与实际试验对比得出结论：本文提出的有限元模型可以较为准确地预测试件的破坏模式和极限承载力,证明本文模型有较好的可行性;十字形钢管混凝土柱的极限承载力与钢管壁厚和长宽比成正相关,与轴压比成负相关。     

型钢混凝土柱耐火性能有限元分析方法

基于非线性有限元ABAQUS,建立了考虑温度和荷载耦合作用下的型钢混凝土柱耐火性能的理论计算模型,将理论计算结果和试验结果进行对比,对比结果表明理论计算和试验吻合较好,验证了本文提出有限元模型的有效性。     

钢骨混凝土组合短柱轴心受压性能研究

对钢管、角钢和箍筋(缀板)以及内外混凝土构成的新型组合柱的压缩性能作了研究,应用有限元软件ANSYS对组合柱的破坏过程进行数值模拟,通过与试验测试数据的对比,对轴压作用下柱破坏过程中裂缝开展情况,各组分的应力变化进行了分析,利用大量的数值计算数据,基于基本假定,构建新型组合柱轴压承载力计算公式,通过试验数据进行了可靠性验证。     

十字形钢骨混凝土异形柱偏心受压试验研究

为了研究实腹式钢骨混凝土异形柱在偏心荷载下的破坏机理、受力性能及变形能力.本文通过对12个十字形钢骨混凝土异形柱进行偏心受压承载力的试验研究,观察了含钢率和偏心距不同情况下的试件受力过程和破坏形态,分析了钢骨混凝土异形柱的荷载一位移曲线、承载力、位移延性等力学性能.通过试验,明确了钢骨混凝土异形柱的破坏特征,含钢率对承载力的影响.试验结果表明,含钢率越大,构件的承载力及延性也会相应增加,钢骨混凝土异形柱具有较高的承载能力和较好的延性.     

十字形方钢管混凝土组合异形柱压弯性能和可靠度分析

运用ANSYS有限元软件,对单向压弯状态下十字形截面方钢管混凝土组合异形柱进行仿真计算,并在此基础上采用蒙特卡罗法分析结构的可靠度。结果表明,十字形方钢管混凝土组合异形柱具有承载力高、塑性和韧性好的特点;钢管与混凝土能良好地协同工作,提高了混凝土的承载能力。与此同时,ANSYS分析得出柱子高度、截面尺寸等参数对结构最大侧向位移和应力强度的灵敏度影响较大,同时得出结构的可靠度概率。     

圆端形钢管混凝土中长柱轴心受压承载性能试验研究

为了研究圆端形钢管混凝土中长柱轴压性能,考虑长细比、含钢率、高宽比3个变化参数,设计了 6个试件进行轴压静力单调加载试验,得到了试件的破坏形态、极限承载力、荷载-位移曲线、荷载-应变曲线等数据,并分析参数变化对承载力的影响.试验结果表明:圆端形钢管混凝土中长柱受力过程经历弹性阶段、屈服阶段与破坏阶段,破坏形态为弹塑性失...     

CFRP-混凝土-钢管组合柱轴心受压性能的有限元分析

采用有限元方法对碳纤维增强塑料(CFRP)-混凝土-钢管组合柱轴心受压性能进行了分析.结果表明,通过合理选择材料的本构模型和单元类型,有限元方法可以较好对组合柱的性能进行分析和评价.同时表明,该新型的组合柱有较大的强度和较好的延性,且各部分受力特性充分利用各材料承力特性,发挥各自的优点,具有很好的力学性能.本文并对钢管和CFRP的应力发展和轴向应力沿径向分布进行了分析,最后经线性拟舍得到核心混凝土的强度和极限应变表达式.     

型钢-钢管混凝土柱耐火性能试验研究

通过8个组合柱短试件的温度场测试和10个组合柱长试件的耐火性能试验,研究了ISO 834标准升温曲线下型钢-钢管混凝土柱的温度场分布和耐火极限。试验参数包括截面形状、受火方式、轴压比和配骨指标。试验结果表明：配置型钢后钢管混凝土柱截面内升温速率会略有提高,内置型钢对截面温度场分布影响不大,但是钢管混凝土柱的耐火极限会大幅度提高;以四面受火的方形截面试件的耐火极限为参照,三面受火时耐火极限变化不大,两面受火和单面受火时耐火极限大幅度提高,圆形截面试件1/2表面受火时耐火极限亦明显提高;轴压比从0.3增大到0.4时,试件耐火极限显著降低。经过合理的设计,无防火保护的型钢 钢管混凝土柱可以达到3 h的一级耐火极限要求。     

型钢部分包裹再生混凝土短柱轴压性能试验研究

对型钢部分包裹再生混凝土短柱进行了轴压试验,考虑再生粗骨料取代率、混凝土强度、长细比等为变化参数,对其进行静力试验。结果表明:型钢与再生混凝土具有良好的协同工作能力;该组合柱在轴压下的受力过程可分为弹性阶段、弹塑性工作阶段和破坏阶段;以型钢翼缘屈曲、再生混凝土压碎为破坏形式。     

十字形截面方钢管混凝土组合异形柱研究

方钢管混凝土组合异形柱是一种新型的异形柱结构形式,十字形截面组合异形柱是其主要柱形之一。推导出采用斜缀条连接的十字形截面组合异形柱的等效长细比简化计算公式,研究了采用叠加理论计算十字形截面方钢管混凝土组合异形柱的可行性,并结合通用有限元程序ANSYS进行验证。     

轴心受压矩形钢管混凝土短柱承载力研究

对8根参数不同的矩形钢管混凝土短柱进行了轴心受压试验,分析了试件的破坏形态,基于线性莫尔强度准则提出了一个轴心受压矩形钢管混凝土短柱极限承载力计算公式,并用其他文献的试验成果对其进行了验算.结果表明,所得计算结果与试验数据吻合,可为工程设计提供参考.通过比较,验证了按照《矩形钢管混凝土结构技术规程》(CECS 159:2004)提供的轴心受压短柱承载力计算公式进行设计,其结果是安全可靠的.     

部分包裹型钢混凝土框架结构抗震性能数值模拟研究

为了研究不同因素对部分包裹混凝土柱(PEC柱)-型钢梁框架组合结构抗震性能的影响,利用大型通用有限元分析软件ABAQUS,对其进行了非线性静力数值模拟研究,以轴压比、系杆间距为主要参数,模拟分析了在上述参数变化情况下该结构的滞回曲线、骨架曲线、延性以及耗能能力。结果表明:PEC柱-型钢梁框架组合结构抗震性能良好,该模拟研究为以后试验研究提供了合理的理论依据和参考,具有一定的学术和工程应用价值。     

斜向受力十字形钢管混凝土柱抗震性能试验研究

为研究十字形钢管混凝土柱在斜向受力下的抗震性能,以加载角度(0°和45°)、混凝土强度等级(C50和C70)、轴压比(0、0.25和0.5)以及是否设置加劲肋为试验参数,进行了9根十字形钢管混凝土柱在往复荷载作用下的试验研究,获得了柱的破坏形态、水平荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、延性、累积耗能、变形等特性,分析了不同参数对柱抗震性能的影响规律。并建立了十字形钢管混凝土柱的有限元模型,有限元分析结果与试验结果吻合良好。试验结果表明:十字形钢管混凝土柱具有较好的滞回性能,所有柱的位移延性系数均高于3.5;轴压比对十字形钢管混凝土柱的抗震性能影响较大,轴压比越大,柱承载力越低,刚度退化越快,延性和耗能能力也越差;随着混凝土强度的增加,柱承载力增加,轴压比较大时,混凝土强度越高,延性下降越明显;内部间断焊接加劲肋的柱比未设置加劲肋柱的承载力提高约8%,但延性和耗能能力提高不大;加载角度为45°柱的滞回性能稍优于0°的柱。     

外包陶粒混凝土T形钢短柱轴心受压试验研究

提出一种外包陶粒混凝土T形钢柱.以保温隔热、抗渗性良好的钢筋陶粒混凝土作为包裹材料,采用试验和有限元分析方法,对高1.72 m的T形柱在轴向压力下的力学性能进行研究.对比分析包裹层箍筋端部是否与型钢腹板焊接连接对柱子承载力的影响.研究表明:陶粒混凝土在极限荷载后才发生明显开裂和脱落,混凝土包裹层和型钢黏结效果较好;混凝...