高强钢筋高强混凝土柱的非线性数值分析

目的 研究配有高强钢筋的高强混凝土柱的抗震性能.方法 采用OpenSees开放式软件对配有高强钢筋的高强混凝土柱进行非线性有限元分析,并将计算结果与同等参数条件下的拟静力试验进行了对比.对影响柱子延性的主要因素进行了Pushover分析.结果 得到方型截面试件和圆型截面试件的滞回曲线、位移延性系数、屈服位移、屈服力和最大抗力,数值分析和试验结果吻合程度较好,还得出了轴压比、含箍特征值、纵筋对柱子延性的影响.结论 利用基于OpenSees的有限元分析方法,能够有效地对配有高强钢筋的高强混凝土柱构件进行抗震性能的非线性分析.可以辅助性地利用OpenSees研究该类型构件的抗震性能.     

钢纤维高强混凝土偏心受压柱承载力计算方法

通过52根钢纤维高强混凝土柱在低周反复荷载作用下的试验,研究了轴压比、剪跨比和钢纤维含量特征值对柱正截面和斜截面的受力性能影响.提出了钢纤维高强混凝土偏心受压构件的正截面和斜截面承载力的计算方法.可供设计应用和修订相应规范时参考.     

钢管纤维混凝土短柱轴压承载力计算分析

钢管钢纤维高强混凝土柱是一种新型的结构.普通钢管混凝土短柱的承载力计算公式不能满足钢管钢纤维高强混凝土短柱的需要.在对7根钢管钢纤维高强混凝土短柱和3根钢管高强混凝土短柱试验的基础上,对其承载力进行了理论分析.推导了钢管钢纤维高强混凝土短柱极限承载力的理论计算公式,对其影响因素进行了分析,给出了钢管钢纤维高强混凝土短柱极限承载力的简化计算公式.公式的计算结果与试验结果吻合较好,可供工程设计参考.     

钢筋高强混凝土柱轴压性能尺寸效应试验

为揭示钢筋高强混凝土柱的尺寸效应规律,进行了不同几何尺寸、不配置箍筋的钢筋高强混凝土柱轴心受压性能试验,对比分析了不同几何尺寸试件的破坏特征、名义应力-应变曲线、承载力、变形及刚度.结果表明,未设置箍筋的钢筋高强混凝土柱轴心受压承载力、破坏特征和变形能力表现出一定的尺寸效应。     

复合钢管混凝土轴压柱承载力分析

基于混凝土的塑性损伤模型,使用ABAQUS有限元软件对试验中的复合钢管混凝土轴压柱进行数值模拟,得出试件的荷载-位移曲线,对比试验中的承载力,并分析外层方钢管的壁厚、内层圆钢管的壁厚、混凝土强度3个参数对复合钢管混凝土轴压柱承载力的影响.     

高强钢筋约束混凝土矩形柱的抗震性能试验研究

目的 研究通过配置高强度等级横向钢筋，增强高强混凝土矩形柱的承载能力和变形性能．方法 通过6根配有1420级预应力钢棒（简称PC钢棒）作高强钢筋，混凝土强度等级分别为C60和C90的高强混凝土柱在低周反复荷载下的模型试验，研究了轴压比、箍筋（包括含箍特征值、箍筋间距、箍筋种类）、纵筋和混凝土强度等级等参数对其抗震性能的影响．结果 明确了其破坏机理和强度及变形的主要影响参数．在试验的基础上，提出了配置PC钢棒作箍筋和部分作纵筋的高强混凝土柱的位移延性比与轴压比和含箍特征值关系的经验公式，计算得出的试件位移延性比的计算值与实测值吻合较好．结论 在高强混凝土柱中配置高强度箍筋和部分配置高强度纵筋，并保证一定的构造措施，可有效提高柱的延性，增强抗震能力。     

方形高强钢管混凝土叠合柱轴压极限承载力分析

对于新提出的方形高强钢管混凝土叠合柱的极限承载力,基于统一强度理论,考虑中间主应力和材料拉压比的影响,引入有效约束系数和非有效约束系数并考虑箍筋对钢管外混凝土约束作用的不同,把钢管外箍筋约束混凝土划分为有效约束区和非有效约束区,将方形截面等效为圆形截面以考虑钢管核心混凝土受到的钢管和外围钢筋混凝土的双重约束效应,提出了方形高强钢管混凝土叠合柱的一种新的轴压极限承载力计算方法。将所得理论计算结果与文献试验结果进行对比,吻合良好,证明了公式的正确性。对各参数的影响规律分析表明,方形高强钢管混凝土叠合柱的承载力随着侧压系数、中间主应力影响系数、材料拉压比和纵向配筋率的增大而增大,随着钢管径厚比的增大而减小。     

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。     

足尺方钢管高强再生混凝土柱轴压试验

为研究方钢管高强再生混凝土柱的轴心受压性能,设计了3个方钢管高强混凝土柱足尺试件.3个试件几何尺寸相同,区别在于混凝土类型与内部构造.试件1为方钢管高强普通混凝土柱,试件2为方钢管高强再生混凝土柱,试件3为腔体内设置钢筋笼的方钢管高强再生混凝土柱.试验加载采用单向重复加卸载的方法.通过试验分析了各试件的破坏特征、承载力、耗能、延性和刚度,采用国内外5种规程对各试件轴心受压承载力进行了计算.研究表明:方钢管高强再生混凝土柱损伤过程和破坏形态与方钢管高强普通混凝土柱类似;方钢管内设置钢筋笼可显著提高试件的承载力、延性和耗能,减缓刚度退化;矩形钢管混凝土结构技术规程(CECS 159—2004)承载力计算公式可用于方钢管高强再生混凝土柱轴压承载力计算,计算结果与实测值符合较好.     

高强螺旋筋约束普通混凝土柱轴压性能试验

为研究高强螺旋筋约束普通混凝土柱的轴压性能,以螺旋筋强度和螺旋筋配箍率为变化参数,制作了5个试件并进行了轴心受压试验。通过试验观测试件破坏全过程和最终失效模式,获取荷载-位移曲线和荷载-应变曲线,并对变化参数对约束混凝土力学性能指标的影响规律进行分析。试验结果表明：螺旋筋能提供较强约束作用,使得混凝土由脆性破坏转变为延性破坏;提高螺旋筋的配箍率能小幅提高螺旋筋的约束作用,当螺旋筋配箍率从1.89%提高到3.02%时,轴压承载力提高幅度为18%～38%,核心约束混凝土强度与非约束混凝土强度之比为1.8～3.8;提高螺旋筋强度能显著提高螺旋筋的约束作用,当螺旋筋强度从432 MPa提高到1 774 MPa时,核心约束混凝土强度与非约束混凝土强度之比从1.9提高到3.3,峰值位移增大约2.7倍。     

钢骨-方钢管自密实高强混凝土短柱的轴压承载力

采用统一强度理论对轴心受压钢骨-方钢管自密实高强混凝土短柱的核心混凝土、钢管以及型钢钢骨在三向应力状态下的轴向极限承载力进行了分析;通过引入考虑厚边比影响的等效约束折减系数和考虑尺寸效应影响的混凝土强度折减系数,将方钢管对混凝土的约束等效为圆钢管对混凝土的约束,从而推导出钢骨-方钢管自密实高强混凝土短柱轴压承载力的理论计算公式;将该公式的计算结果与试验结果和已有公式的计算结果进行比较,各结果吻合良好。结果表明：该公式有很强的适用性,对发挥材料潜力、节约材料具有实际意义,并且为此类结构的研究提供了重要的依据。     

Seismic Performance of Steel Reinforced Ultra High-strength Concrete Columns

The seismic performance of steel reinforced ultrahighstrength concrete columns (SRSHC) with various shearspan ratios (λ) were studied through a series of experiments. The concrete compressive cube strength value of experimental specimens ranged from 92.9 MPa to 108.1 MPa. The main experimental variables affecting seismic performance of specimens were axial load ratio and stirrup reinforcement ratio. The columns (λ=2.75) subjected to low cyclic reversed lateral loads failed mainly in the flexuralshear mode failure and columns (λ≤2.0) subjected to low cyclic reversed lateral loads failed mainly in the shear mode failure. Shear forcedisplacement hysteretic curves and skeleton curves were drawn. Coefficient of the specimen displacement ductility was calculated. Experimental results indicate that ductility decreases with axial pressure ratio increasing, and increases with stirrup reinforcement ratio increasing. Limit values of axial pressure ratio and minimum stirrup reinforcement ratio of columns are proposed to satisfy definite ductility requirement. The suggested values provide a reference for engineering application and for the amendment of the current Chinese design code of steel reinforced concrete composite structures.     

复式钢管高强混凝土轴压短柱力学性能研究

分别对18根不同含钢率及不同混凝土强度等级的复式钢管高强混凝土短柱试件进行了轴压静载实验,得到其在轴压静载下的破坏模式及特点。研究结果表明,采用复式钢管可以有效提高构件的承载能力及变形能力,核心混凝土强度增长的幅度与试件含钢率、内外层钢管径厚比比值呈近似线性关系,获得了复式钢管高强混凝土短柱承载能力计算公式。     

区域约束混凝土轴心受压矩形柱受力性能研究

在试验研究基础上对区域约束混凝土(RCC)轴心受压矩形柱与复合约束混凝土(NCC)矩形柱进行了对比分析,在同等配箍率情况下,在箍筋屈服以前,区域约束混凝土的约束效率经初步推断可提高约50%,峰值前的区域约束混凝土柱应力应变关系更接近于线性;随着荷载的增加,复合约束混凝土柱截面向圆形过渡,核心区内角部混凝土部分脱落,矩形方箍有应力松弛现象,而区域约束混凝土柱始终保持截面为矩形,箍筋的应力一直保持持续增长,受力均匀;区域约束混凝土柱破坏形态也与复合约束混凝土柱完全不同,在承载力下降段,当复合混凝土柱以剪压形式破坏时,区域约束混凝土柱沿中间弱约束处分成细长的小柱,经过很大的变形后,小柱仍然保持很好的完整性,柱的残余承载力在40%以上,预计这种特点将会对结构的抗震性能产生良好的影响.     

内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压短柱承载力计算初探

目的 研究内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压短柱的承载力.方法 进行了12根内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压短柱和6根普通方钢管高强混凝土轴压短柱的试验研究和理论分析,探讨了与试件的含钢率及CFRP圆管与方钢管的相对配置率之间的关系以及它们对承载力的影响.结果 承载力随着含钢率及CFRP圆管与方钢管的相对配置率的增大而提高,回归得到了内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压短柱的承载力计算初探公式.结论 承载力计算公式的理论计算结果 与试验结果 吻合良好.证明了提出的计算公式的正确性.     

十字形钢骨混凝土异形柱轴心受压承载力研究

目的设计一种新型实腹式钢骨混凝土异形柱,进一步研究这种新型构件的承载能力,得到钢骨混凝土异形柱轴心受压承载力的计算公式.方法通过对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承载力的试验研究,对不同含钢骨率及无钢骨构件的承载力进行了对比分析.结果随着含钢骨率的增大,构件的承载力及延性也相应增加;在轴心荷载的作用下,从开始加载到混凝土开裂直至试件达到极限荷载,型钢与混凝土能保持协同工作;提出了十字形钢骨混凝土异形柱轴心受压承载力的计算公式,理论计算值与试验结果吻合较好.结论钢骨混凝土异形柱与普通钢筋混凝土异形柱相比具有更高的承载力和更好的延性.这种新型实腹式钢骨混凝土异形柱可以在工程中推广使用.     

钢管再生混凝土短柱承载性能有限元分析

为了分析钢管再生混凝土短柱承载性能的影响因素,试验设计了3个不同偏心距的方套方中空夹层钢管再生混凝土短柱进行单调加载,用于验证所建立有限元模型的正确性;并利用得到验证的有限元模型设计了三种截面类型（方套方中空截面、方套圆中空截面、方实心截面）共7个钢管再生混凝土短柱试件,并以偏心距及外钢管壁厚为变化参数,运用ABAQUS建立有限元模型进行静力加载分析。得到了不同偏心距及外钢管壁厚下钢管再生混凝土柱的荷载-轴向位移曲线,分析了偏心距及外钢管壁厚对钢管再生混凝土短柱承载性能的影响。分析结果表明：三种类型中方钢管中空夹层再生混凝土短柱随偏心距减小或外钢管壁厚的增加,其承载性能均有所提高;三种截面类型中,方套方中空夹层试件初期刚度最大,极限承载力最高。     

圆钢管RPC短柱轴心受压极限承载力分析

为了研究钢管活性粉末混凝土(钢管RPC)柱轴心受压力学特性,采用全截面受压方法进行了圆钢管RPC短柱轴心受压试验,测试了其在荷载作用下的变形、应变情况.试验结果表明,在荷载达到极限承载力时,钢管PRC短柱的变形主要处于弹性阶段,当承载力下降到极限承载力的80%~90%后趋于平缓,在总结相关试验资料的基础上,参照CECS 104:99中钢管高强混凝土极限承载力公式,提出了钢管RPC短柱的极限承载力计算经验公式.为了便于工程应用,把公式中的混凝土强度及其对应的系数α进行了扩展,采用扩展后的系数α对试验数据重新进行了计算,计算结果与试验数据符合良好,能满足工程应用.