泡沫铝填充6082-T6铝合金圆管构件轴压力学性能

薄壁金属构件与吸能泡沫材料组合形成的复合构件具有优越的耗能性能,本文将泡沫铝填充至6082-T6高强铝合金圆管中作为建筑结构中的耗能复合构件。为获得泡沫铝填充6082-T6铝合金圆管在轴压荷载下的响应特征、破坏机理及耗能性能,进行了20组不同径厚比和高径比的铝合金空管以及泡沫铝填充复合管的轴压试验。构件表现出3种破坏模式:劈裂破坏、叠缩劈裂破坏、叠缩劈裂+不规则变形破坏。填充泡沫铝能够有效改善构件在轴压荷载下的变形能力,避免其发生不规则变形破坏,并提高构件耗能能力。基于有限元分析平台LS-DYNA提出了合理的有限元建模方法并开展了参数分析,结果表明:构件峰值承载力与吸能能力均随壁厚和管径的增大而增大。当高径比增大时构件在轴压荷载下发生失稳破坏,而填充泡沫铝后构件发生失稳破坏的临界高径比增大。     

圆钢管再生混凝土柱轴压试验研究

通过8根圆钢管再生混凝土柱进行轴压试验,研究构件长细比、钢管壁厚以及添加废弃混凝土块体等因素对试件轴压性能的影响,获得试件承载力、轴向变形、轴向和环向应变等参数。试验表明,钢管再生混凝土试件主要为弹塑性失稳破坏;构件长细比对试件的承载力有一定影响,轴向承载力随着试件的长细比的增大而减小;钢管壁厚对试件的承载力影响较大,钢管壁厚越大,其极限承载力就越大;添加混凝土块体对轴压承载力影响不大。     

RPUF填充薄壁圆钢管短柱构件的轴压力学性能

基于建筑工程领域存在的碰撞、冲击等工程背景,提出密度为300 kg/m~3的硬质聚氨酯泡沫(RPUF, rigid polyurethane foam)填充建筑圆钢管短柱吸能构件,为获得该类构件在轴压荷载作用下的基本力学性能及吸能能力,开展了3组空钢管和3组RPUF填充圆钢管短柱构件的轴压试验.试验结果表明:轴压荷载作用下,填充RPUF能够有效改善建筑圆钢管在轴压荷载作用下的叠缩变形模式,使构件趋于对称叠缩变形;同时,RPUF填充圆钢管构件较空钢管的首个峰值荷载及各项吸能指标都有了较大幅度的提升,且壁厚越薄,提升幅度越大,体现了填充RPUF对建筑圆钢管的力学性能及吸能能力的提升.基于ABAQUS/Explicit求解器建立RPUF填充圆钢管短柱构件的轴压有限元模型,将仿真结果与试验结果对比,以验证有限元模型的准确性,随后开展参数分析,结果表明RPUF填充圆钢管耗能能力随壁厚和管径的增大而增大.在Alexander经典叠缩模型的基础上,推导了平均压缩力预测公式,与试验结果和数值模拟结果对比发现该公式能够有效预测RPUF填充圆钢管短柱构件在轴压荷载作用下的平均压缩力.     

Q690高强度圆钢管压弯性能的有限元分析

为了研究国家电网输电塔中Q690高强度圆钢管的压弯承载力,并考虑局部几何缺陷和初始残余应力的影响,采用有限元软件ABAQUS对长细比和径厚比变化的3根试验试件进行有限元模拟分析。结果表明,初始残余应力对长细比较大且发生整体失稳的试件存在一定的影响,而局部几何缺陷基本无影响;同时由参数分析可知,试件的压弯承载力随长细比减小而提高,且随着长细比的减小和径厚比的增大,试件的破坏模式由整体失稳过渡到局部失稳;也验证了中国现行《钢结构设计规范》中压弯构件强度与整体稳定设计公式和《架空送电线路杆塔结构设计技术规程》中压弯构件局部稳定设计公式用于指导Q690高强钢管压弯构件工程设计的可行性。     

钢骨-圆钢管高强混凝土组合柱偏心受压力学性能

为研究钢骨-圆钢管高强混凝土组合柱偏心受压力学性能,采用有限元软件ABAQUS对14根钢骨-圆钢管高强混凝土组合柱偏心受压试件进行非线性分析,研究了荷载-侧向挠度曲线特征、不同受力阶段的应力分布规律及破坏模态,进行参数分析,讨论不同参数对组合柱偏心受压力学性能的影响.提出组合柱偏心受压承载力简化计算公式,并将简化公式计算结果与试验结果及有限元计算结果进行对比.编写了钢骨-圆钢管高强混凝土组合柱偏心受压数值分析程序.结果表明组合柱的偏心受压承载力随着偏心距、长细比以及径厚比增大而不断减小,随着配骨指标增大不断提高.简化计算公式计算结果及数值计算结果,与试验结果及有限元模拟结果吻合良好.     

圆钢加固钢管混凝土偏压构件弯曲性能提升机制

为探索拱腹焊接圆钢对钢管混凝土偏压构件弯曲性能的提升机制,在ABAQUS软件中建立了圆钢加固钢管混凝土梁数值模型,并采用试验数据验证了模型的合理性。通过分析圆钢加固钢管混凝土偏压构件的弯矩-挠度曲线、弯矩-纵向应变曲线、环向应变曲线、约束指数和中性轴偏移规律,揭示了焊接圆钢对钢管混凝土偏压构件弯曲性能的提升机制。进一步,分析了圆钢直径以及构件长细比对圆钢加固钢管混凝土偏压构件弯曲性能的影响规律。结果表明：焊接圆钢可以降低截面中性轴的位置,增大受压侧钢管环向应变,从而提高了受压区混凝土面积,增强了受压侧钢管对混凝土的约束作用,进一步提升钢管混凝土偏压构件的抗弯承载力和弯曲刚度,并且圆钢直径越大提升幅度越高;圆钢加固钢管混凝土偏压构件的极限弯矩随着轴压比的增加而减小,减小的幅度随着圆钢直径和构件长细比的增加而增大,焊接圆钢提升大长细比偏压构件弯曲性能的效果更好,且对大长细比构件弯曲性能的提升效果随着轴压比的增加而增大。     

CFRP-超薄壁圆钢管混凝土轴压短柱承载力的简化计算

基于合理的CFRP筒、钢管和核心混凝土在极限荷载时的应力状态的假设,采用极限平衡法并运用MatLab软件作为运算工具,推导出钢管壁厚小于2mm、径厚比大于120的CFRP-超薄壁圆钢混凝土轴压短柱的承载力计算表达式.结果表明:相对于普通的CFRP-钢管混凝土短柱,CFRP-超薄壁圆钢管混凝土轴压短柱的钢管套箍指标被折减,其承载力有所降低.通过对9个构件的轴心受压试验表明,计算表达式的计算值与试验值吻合良好.     

装配式复式钢管混凝土节点抗震性能试验

提出一种便于灾后修复的装配式复式钢管混凝土节点。为明确端板厚度、柱轴压比、螺栓直径、混凝土填充度和内钢管截面形状对节点抗震性能的影响,对6个缩尺比为1∶2的节点试件进行拟静力试验,研究了节点的承载力、延性、刚度退化、承载力退化和耗能能力。结果表明:节点的破坏形态包含端板弯曲、钢梁翼缘屈曲、端板与翼缘间焊缝开裂和螺栓翘曲断裂；6个试件的荷载-位移滞回曲线饱满,表明节点具有较强的耗能能力；位移延性系数均大于4.89,具有良好的塑性变形能力和延性；强度退化系数基本保持在0.9~1.0,表现出良好的承载力稳定性；增大端板厚度,可显著提高节点的各项抗震性能指标；增大柱轴压比、提高混凝土填充度和方钢管代替内圆钢管均会提高节点承载力,而螺栓直径几乎不影响节点承载力；改变柱轴压比和螺栓直径对节点耗能影响极小,提高混凝土填充度和方钢管代替内圆钢管均会明显降低节点耗能能力。建立的非线性有限元模型得到的节点破坏形态、承载力与试验结果吻合良好。     

圆钢管约束高强混凝土短柱的轴压力学性能

为研究圆钢管约束高强混凝土短柱的轴压力学性能,进行6个短柱试件在循环轴压荷载作用下的试验研究.试验中的主要参数为钢管径厚比(26和42).试验结果表明,圆钢管约束高强混凝土短柱的轴压承载力高于同条件的普通钢管混凝土构件,但两种构件的延性无显著差异;随钢管中纵向应力的降低,构件的轴压承载力提高.对构件的应力分析结果表明,圆钢管约束高强混凝土轴压短柱中,钢管对核心混凝土的约束效果高于普通钢管混凝土构件;钢管约束高强混凝土轴压短柱的峰值荷载点对应于钢管的屈服点.     

部分填充钢管混凝土桥墩抗震性能的数值分析

目的 研究钢管径厚比和桥墩柱长细比参数对部分填充圆形钢管混凝土桥墩变形和能量吸收等抗震性能的影响.方法 在确定数值分析与实验数据吻合的基础上,采用AMRC有限元程序,对部分填充圆形钢管混凝土柱7个试件进行非线性数值分析.结果 除了λ=0.15的模型以外,最大承载力基本一致.积累吸收能量随着λ的增大而增加.Rt变化,结构的最大承载力变化不大.积累吸收能量随着Rt的增大而增加.结论 钢管径厚比和桥墩柱长细比对部分填充圆形钢管混凝土柱的变形和能量吸收的影响较小,但是填充混凝土高度对钢管局部变形发展位置影响较大.     

竖向梯形波纹腹板PEC柱轴压性能研究

本文将梯形波纹钢板引入PEC柱中,提出一种新型的PEC柱截面形式,这种截面形式可以克服平腹钢板面外刚度较低,容易屈曲且与混凝土粘结较弱的特点。为研究其轴压承载性能,设计并完成了5根不同长细比和不同横向系杆间距的竖向梯形波纹腹板PEC柱轴压试验,得到了其在轴压作用下的破坏形态、荷载-位移关系曲线、荷载-应变关系曲线等。通过试验研究表明,所有柱的破坏失效模式具有相似性,都表现为翼缘鼓曲和混凝土压碎失效。同时由横向系杆、翼缘、波纹腹板组成的约束形式能够较好的约束混凝土,提高其抗压强度,增强构件延性,提高变形能力。随着长细比增加,试件的初始刚度、峰值承载力均有所降低,但峰值后变形能力增强,延性较好。随着横向系杆间距的减小,试件的初始刚度、峰值荷载和延性系数均增大,试件具有更优越的轴心抗压性能。将有限元模拟结果与试验结果进行对比,在验证模型有效性的基础上,参考国内外相关规范,结合试验结果和有限元拓展分析结果,利用叠加原理拟合得到了适用于本文的竖向梯形波纹腹板PEC柱在轴心受压状态下的承载力计算公式。公式计算结果可靠度较高,且具有一定的安全储备,可为实际施工设计提供参考建议。     

钢管煤矸石混凝土轴压中长柱的非弹性屈曲荷载

论述了普通钢管混凝土结构、钢管煤矸石混凝土结构的研究及发展现状．分析了煤矸石作为二次资源代替普通砂石作骨料的可行性．并指出煤矸石混凝土灌入钢管，构成的钢管煤矸石混凝土组合材料在应用于建筑物的竖向承重构件中所具有的优越性；并用切线模量理论推导出计算钢管煤矸石混凝土轴压中长柱非弹性屈曲荷载的计算公式；进行了钢管煤矸石混凝土轴压中长柱的试验测试，将理论计算结果与实验结果进行对比；确定了钢管煤矸石混凝土轴心受压短柱与中长柱以及中长柱与长柱的界限长细比；为将钢管煤矸石混凝土结构应用于工程实践奠定了理论基础．     

方钢管-钢骨混凝土偏压柱正截面承载力分析

为了进一步研究方钢管-钢骨混凝土偏心受压柱的力学性能,采用叠加法推导了其在钢管、钢骨受拉、受压区屈服条件下的承栽力计算公式;分析了长细比、偏心率、套箍率、配骨率等参数对偏压构件承载力的影响;通过算例对偏压柱正截面承载力的计算过程进行了演示。结果表明：偏心率的增大使承载力迅速降低;随着长细比的增加,构件的承载力呈直线下降;套箍率、配骨率的增加可以显著提高构件的承载力;得出的偏压承载力的计算公式可用于承载力复核,为方钢管一钢骨混凝土偏压柱设计提供参考。     

钢骨-圆钢管高强混凝土组合长柱轴心受压分析

为了研究钢骨-圆钢管高强混凝土组合长柱轴心受压的力学性能,采用ABAQUS软件建立钢骨-圆钢管高强混凝土组合长柱轴心受压有限元分析模型,讨论了组合长柱典型试件荷载-变形关系曲线,不同受力阶段应力分布规律及最终破坏模态.通过进行参数分析,考虑不同参数对组合长柱轴心受压力学性能的影响,利用回归分析得到组合长柱轴心受压承载力简化计算公式.结果表明,混凝土强度、配骨指标和钢材强度对组合长柱轴心受压承载力影响较大,长细比影响较小,简化公式计算结果与有限元计算结果及试验结果吻合良好.     

FRP管高强混凝土轴压力学性能研究

目的研究FRP管高强混凝土轴压柱的受力性能,以利于实际工程的设计．方法通过4根FRP管高强混凝土组合柱轴压试验,探讨组合柱的破坏特征及受力特点,研究FRP管纤维缠绕角度、FRP管厚度等参数对组合柱受力性能的影响．基于叠加法,分析混凝土和FRP管对承载力的贡献．结果组合柱承载力随着FRP管壁纤维缠绕角度的减小而增加,随着FRP管壁厚度增加而增加,采用叠加法研究并推导出了一组更为合理的FRP管高强混凝土组合柱轴心受压承载力计算公式．结论理论计算结果与试验结果吻合良好．     

钢骨-组合L形钢管混凝土柱的轴压承载力

采用统一强度理论对轴心受压钢骨组合L形钢管混凝土短柱的核心混凝土、型钢钢骨在三向受压应力状态下的轴向极限承载力进行分析;根据截面形状组成特点,将L形钢管分为一个矩形和一个方形,通过考虑宽厚比对钢管的影响和引入考虑尺寸效应影响的混凝土强度折减系数,将钢管长短边非均匀约束等效为环向均匀约束,推导并建立了轴压短柱的承载力公式;在此基础上,参照钢结构设计规范,建立了中长柱轴压承载力公式。计算结果与试验结果吻合较好,验证了理论公式的正确性,并进行了短柱轴压承载力参数分析,得到了参数k及材料拉压比α、含骨率ρ对承载力的影响。结果表明：该计算式具有良好的适用性和广泛的应用性,对试验所提出的公式进行了理论上的补充。     

几种钢-高强混凝土柱轴压试验研究

通过双钢管高强混凝土柱、单钢管高强混凝土柱、钢管芯钢筋高强混凝土柱以及型钢芯钢筋高强混凝土4种组合柱轴压静载试验,得出了各种组合柱的荷载一位移曲线,分析了组合柱的工作及破坏机理,比较了组合柱的轴压承载力并对其轴压性能作了试验对比分析,对相关研究和设计具有一定的参考价值。     

圆中空夹层钢管混凝土轴压短柱承载力研究

为了计算圆中空夹层钢管混凝土短柱的轴压承载力,采用双剪统一强度理论,分析核心混凝土在轴向压力作用下对内外钢管产生的侧向压应力及内外钢管在水平向的承载应力,通过对双剪统一强度理论公式的推导,计算内外钢管的竖向极限承载应力,并结合核心混凝土的承载力,推导出圆中空夹层钢管混凝土短柱轴压承载力的简化计算公式.采用数值方法对公式进行求解,得出承载力计算值,计算结果与国内文献试验结果吻合良好.     

钢管（高强）混凝土轴压稳定承载力研究

采用考虑构件具有千分之一杆长的初挠度,利用对偏压构件承载力的计算方法分析钢管（高强）混凝土轴心受压构件的稳定承载力,推导了稳定系数的计算公式,理论分析结果与试验结果吻合良好。