冻融循环作用下圆钢管混凝土短柱性能研究

为研究冻融循环作用对钢管混凝土结构力学性能的影响,对冻融作用下圆钢管混凝土短柱的力学性能进行了研究。通过对圆钢管混凝土短柱进行冻融试验及压力测试,得到了不同冻融循环次数下圆钢管混凝土短柱的极限承载力、荷载-位移曲线以及荷载-应变曲线。试验结果表明:冻融循环作用对圆钢管混凝土短柱力学性能如极限承载力、延性系数以及约束系数有较大的影响,具体表现为冻融循环作用降低了圆钢管混凝土短柱的极限承载力、延性系数以及约束系数,且随着冻融循环次数的增加,圆钢管混凝土短柱的极限承载力、延性系数以及约束系数均先降低后增加,因此,在实际工程中,应尽量减少冻融循环对钢管混凝土结构所带来的影响。     

轴心受压双钢管混凝土短柱正截面承载力的试验研究

对5个双钢管混凝土短柱进行了轴心受压试验。试验结果表明,在轴心受压荷载作用下双钢管混凝土柱的受力全过程是由弹性、弹塑性以及破坏3个阶段组成的,具有很好的延性。由于双钢管混凝土短柱截面含钢率较高,钢管对核心混凝土的约束效应较大,所有试件破坏模式均为腰鼓型破坏。试件的整体工作性能较好,外钢管与内钢管变形一致,试件的极限承载力随着套箍系数增大逐步增加。     

圆钢管约束超高性能混凝土短柱轴压受力性能研究

为研究钢管约束超高性能混凝土（UHPC）短柱的套箍效应和轴压承载力,进行了12根钢管约束超高性能混凝土短柱的轴压试验,分析其破坏模式、变形及受力全过程。试验结果表明：钢管约束超高性能混凝土轴压短柱破坏模式与套箍系数相关,随着套箍系数的增大,轴压短柱分别出现剪切破坏、混合破坏和腰鼓破坏;套箍系数较小（0.43~0.52）的短柱,其破坏全过程中弹塑性段较短,表现出较明显的脆性破坏,当套箍系数较大（1.21~1.80）时,短柱破坏时的塑性明显增强。基于试验验证的有限元模型,参数分析表明,钢管套箍效应产生的承载力提高系数介于1.2~1.4之间;在0.43≤ξ≤1.08范围内,承载力提高系数随套箍系数增大而增大,建议径厚比的取值范围为12.0~23.0。通过对现有钢管约束混凝土承载力计算方法分析,提出了钢管约束超高性能混凝土轴压短柱承载力计算方法,其计算结果与试验结果吻合良好。     

CFRP-钢管混凝土核心轴压短柱的承载力研究

在统一强度理论和基本假定的基础上,考虑CFRP-钢复合管对核心区混凝土的侧向约束和外围钢筋混凝土套筒对极限承载力的贡献,推导CFRP-钢管混凝土核心轴压短柱的极限承载力公式。通过与文献中试验结果进行比较,验证理论公式的正确性,并进一步分析总套箍指标、钢管的套箍指标和CFRP筒的套箍指标对承载力的影响,为CFRP-钢管混凝土核心轴压短柱的极限承载力分析提供了一定的理论依据。     

方钢管UHPC短柱轴压性能试验研究

为研究方钢管UHPC短柱试件的轴心受压性能,以钢管厚度、UHPC强度、钢材强度为参数,完成了 16组方钢管UHPC短柱试件轴心受压试验.依据试件的破坏模式、荷载-变形曲线、荷载-应变曲线发展变化规律对方钢管UHPC短柱的承载力、延性和轴压机理进行了分析.试验结果表明:方钢管UHPC短柱轴向荷载-变形曲线可分弹性、弹塑性和塑流三个阶段;轴向荷载-变形曲线形状与套箍系数密切相关,依据塑流阶段不同可分为下降型、平缓型和上升型三类;钢管与UHPC之间的相互作用具有滞后效应,主要发生在塑流阶段;随套箍系数增大,短柱试件延性和承载力有增大趋势,但延性增加更显著,钢管与UHPC之间的相互作用主要体现在改善UHPC延性上;基于延性和经济性指标,建议方钢管UHPC轴压短柱的套箍系数不宜大于3.     

冻融循环-酸雨锈蚀交替作用后圆钢管混凝土轴压短柱力学性能分析

基于材料强度折减及钢管壁厚折减的方法,对冻融循环-酸雨锈蚀交替作用后圆钢管混凝土轴压力学性能采用有限元法进行了研究。基于合理的有限元分析模型,对冻融循环-酸雨锈蚀交替作用后圆钢管混凝土柱的破坏模态、轴向荷载-位移关系、钢管与混凝土相互作用进行了分析,研究了含钢率、截面尺寸、钢管屈服强度、混凝土轴心抗压强度以及冻融循环-酸雨交替次数对试件轴压极限承载力的影响。结果表明:有限元模拟结果与试验结果吻合良好,验证了模型的有效性; 冻融循环-酸雨锈蚀交替作用后轴压圆钢管混凝土短柱的破坏模态与普通试件相似,轴向荷载-位移曲线变化趋势一致,试件均为塑性破坏; 圆钢管混凝土轴压短柱随冻融循环-酸雨锈蚀交替次数的增加,材料性能劣化严重,外钢管对核心混凝土约束作用减弱,试件极限承载力明显下降。     

方形薄壁钢管轻骨料混凝土短柱轴压性能的试验研究

介绍了以套箍系数ξ为控制因素的6组、共16根薄壁方钢管轻骨料混凝土短柱的轴压试验结果,阐述了其破坏现象及特征,讨论了其极限承载力、延性、荷载-位移曲线,回归了核心混凝土抗压强度提高系数关于ξ的数学表达式.     

钢管高强轻集料混凝土短柱轴压性能的试验研究

通过24根钢管高强轻集料混凝土短柱的轴心受压试验,研究了钢管高强轻集料混凝土短柱在轴心压力下的轴力-纵向应变关系、宏观变形特征、破坏机理和破坏模式。试验结果表明:在钢管的约束下高强轻集料混凝土的弹性模量、强度和塑性性能得到了不同程度的改善,且构件的刚度有所提高;紧箍系数是影响钢管高强轻集料混凝土短柱力学性能的主要因素,紧箍系数越高,构件极限承载力提高越明显,延性越好;钢管高强轻集料混凝土短柱轴压极限承载力与同规格钢管普通混凝土基本相当。     

高寒环境温度下圆钢管混凝土短柱轴压性能试验研究

针对高寒环境温度对钢管混凝土结构力学行为影响显著的问题。开展钢管混凝土短柱轴压性能试验,分析试件在不同温度下的试验现象及破坏形态,探究不同环境温度对圆钢管混凝土短柱轴压力学性能的影响规律,揭示温度对钢管混凝土套箍效应的影响机理;针对现行规范在钢管混凝土承载力计算中未考虑温度作用的不足,基于试验结果分析提出考虑环境温度的钢管混凝土短柱承载力计算修正公式。结果表明：温度变化对钢管混凝土短柱承载力和延性影响显著,随着温度的下降,试件承载力增大,而延性大幅降低,脆性显著增大;温度从40℃降至-40℃,M型、L型试件承载力分别提高27.8%和34.3%;环境温度对构件套箍效应影响明显,套箍率越小越显著;提出的考虑温度影响的钢管混凝土短柱轴压承载力计算修正公式具有较好的可靠性和精度,可为高寒大温差地区钢管混凝土结构的设计提供必要依据。     

薄壁钢管混凝土轴压短柱力学性能研究

对7种不同截面形式的12根钢管混凝土短柱进行了轴压力学性能试验,观察了12根短柱的试验过程和破坏形态,获得轴压短柱的荷载-位移曲线,分析了套箍系数ξ对轴压短柱力学性能的影响;基于试验荷载-位移曲线,给出短柱的极限承载力,为不同截面形式的钢管混凝土轴压短柱承载力计算公式的建立提供依据。     

加载方式对钢管自密实混凝土加固RC圆柱受力性能影响的研究

将实际工程中钢管自密实混凝土加固柱的加载方式归纳成非对称加载、全截面加载、荷载仅施加于混凝土等3种。进行这3种加载方式对钢管自密实混凝土加固RC圆柱受力性能影响的试验研究,并采用ABAQUS有限元软件对加固柱的荷载-变形曲线进行数值仿真分析,计算结果与试验结果吻合良好。通过ABAQUS有限元软件分析在后浇自密实混凝土强度、钢管壁厚以及钢管屈服强度不同参数影响下,3种加载方式对加固柱受力性能的影响。结果表明:非对称加载和荷载仅施加于混凝土上时,钢管后期横向应力远大于全截面加载方式,套箍作用更明显;增大钢管壁厚和钢管屈服强度能改善加固柱延性,但对全截面加载方式延性改善最为明显;加载方式主要影响试件的套箍作用、刚度以及延性,对承载力提升不明显。     

CFRP-薄壁圆钢管混凝土轴压短柱试验研究

进行了以CFRP为套箍指标主导的大钢管径厚比CFRP-薄壁圆钢管混凝土轴压短柱的轴压试验,观察了其破坏形态与变形特征,测得了CFRP和钢管的荷载-应变关系曲线。分析了CFRP-薄壁圆钢管混凝土轴压短柱的荷载-变形曲线,探讨了套箍指标对试件受力性能和延性的影响,阐述了区别于普通CFRP-圆钢管混凝土轴压短柱的破坏过程。结果表明:CFRP-薄壁圆钢管混凝土轴压短柱的破坏形态为CFRP断裂引发钢管径向鼓曲破坏;在塑性上升阶段,CFRP能延缓钢管的屈服速率,同时CFRP被赋予一定的塑性,构件在这一阶段具备一定的加劲特征,而钢管混凝土试件呈现软化特征;CFRP套箍指标对构件的极限承载力和延性影响较大,钢管套箍指标的影响相对较弱。     

高强箍筋约束高强混凝土短柱抗震性能试验研究

通过6个复合箍筋约束高强混凝土短柱在高轴压比下的低周往复水平加载试验,研究了其破坏过程、破坏形态、抗剪性能以及各个受力阶段箍筋应力的变化,并通过与普通强度箍筋混凝土短柱试件对比,分析了箍筋强度、箍筋间距、配箍率等因素对短柱受剪承载力、滞回特性、耗能能力及延性性能的影响。结果表明:配置高强箍筋对短柱受剪承载力的影响不显著,但明显提高和改善了其耗能能力和延性性能;高强箍筋混凝土短柱具有较普通箍筋混凝土短柱的滞回曲线"饱满",循环次数多,刚度衰减慢等特点;在配箍率等条件相同的情况下,高强箍筋混凝土短柱的延性和耗能能力均明显优于普通箍筋混凝土短柱;达到峰值水平荷载时,普通箍筋达到或接近于屈服,而高强箍筋仍具有较高的应力储备,当达到极限水平荷载时,部分高强箍筋接近于屈服。     

CFRP钢管-RPC短柱力学性能试验研究

以钢管直径、CFRP层数为试验变量,探究了CFRP钢管-RPC的破坏形态、荷载-位移曲线以及试验变量对CFRP钢管-RPC极限承载力的影响。结果表明,CFRP钢管-RPC短柱的破坏形态分为鼓曲破坏和剪切破坏两种,当CFRP钢管-RPC套箍系数较小时,多数构件呈剪切破坏;当CFRP钢管-RPC套箍系数较大时,多数构件呈鼓曲形破坏。当CFRP钢管-RPC套箍系数较小时,构件达到极限荷载后承载力快速下降,反之,构件承载力下降陡峭并有上升的趋势,类似于"屈服平台"。CFRP钢管-RPC短柱的极限承载力随着钢管直径增大和碳纤维布层数增多而增加,CFRP钢管-RPC短柱的荷载-位移全曲线可大致分为:弹性阶段、弹塑性阶段、荷载下降段以及强化阶段,部分构件存在着承载力持平阶段。     

Q345钢管自密实混凝土短柱轴压力学性能试验

开展了18根Q345钢管自密实混凝土短柱的轴压力学性能试验研究,分析核心混凝土强度、钢管径厚比对钢管自密实混凝土短柱轴压承载力、破坏模式、套箍效应等力学性能的影响。采用有限元软件ANSYS对钢管自密实混凝土短柱轴压力学性能进行数值仿真分析,所得有限元计算值与试验结果吻合较好。研究表明:根据钢管对核心混凝土约束作用的强弱,钢管自密实混凝土轴压短柱主要呈现两种破坏模式:剪切型破坏和腰鼓型破坏。自密实混凝土强度越高,试件承载力越大。基于已完成的试验成果及《钢管混凝土结构技术规程》(GB 50936—2014),提出安全可靠的轴压承载力计算公式。     

钢管混凝土轴压短柱界限套箍系数

基于统一强度理论,借助钢管混凝土轴压短柱极限承载力计算公式的推导,得出了极限状态时钢管和混凝土之间的侧压力,提出了界限套箍系数的概念,并给出界限套箍系数的计算公式,同时分析了不同套箍系数时钢管的三向应力和钢管混凝土短柱的轴压应力-应变曲线出现不同发展趋势的原因,且理论分析得出的结论与相关文献的试验结果一致,说明分析过程的合理性;最后对影响因素进行了分析,根据分析结果提出了实用建议,并发现相关参考文献的界限套箍系数为该研究结果的特例。     

冻融循环后圆钢管混凝土短柱轴压性能试验研究

对冻融循环作用后圆钢管混凝土短柱的受力性能进行试验研究,以钢管壁厚、冻融循环作用次数以及混凝土强度等级为设计参数。试验中分析了冻融循环作用后圆钢管混凝土短柱的轴压破坏现象、荷载-位移曲线以及应力-应变曲线等。试验结果表明：经冻融循环作用后的圆钢管混凝土短柱的轴压破坏形态与相应未经冻融循环作用短柱类似;减小圆钢管混凝土短柱的径厚比可提高其在冻融环境下的轴压承载力;提高混凝土强度等级能增加圆钢管混凝土短柱的初始刚度;冻融循环对圆钢管混凝土短柱的轴压承载力影响较小;预测圆钢管混凝土可适用于遭受冻融作用的地区。根据试验结果,提出了圆钢管混凝土经冻融循环后的轴压承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。     

方钢管螺旋箍筋混凝土轴压短柱极限承载力分析

根据约束力构成不同将混凝土截面分成4部分,综合考虑方钢管和螺旋箍筋对核心混凝土的约束差异。利用面积等效将方钢管转化为圆钢管,在统一强度理论厚壁圆筒塑性极限荷载统一解的基础上,推导方钢管螺旋箍筋混凝土轴压短柱的极限承载力计算式。利用已有文献数据对承载力计算式进行验证,分析材料拉压比、中间主应力系数、箍筋间距、箍筋强度等参数对承载力的影响。对极限承载力计算式进行退化处理,得到适用于方钢管混凝土柱、圆钢管混凝土柱、圆钢管螺旋箍筋混凝土柱的轴压极限承载力计算式。     

高强方钢管超高性能混凝土短柱轴压承载力计算方法研究

为研究高强方钢管超高性能混凝土(UHPC)短柱轴压承载性能,进行了40根高强方钢管UHPC短柱轴压荷载试验。结果表明：套箍系数是影响方钢管UHPC短柱轴压破坏过程和形态的主要因素,极限荷载随套箍系数增大而增大,核心UHPC强度提高幅度均值为15%。比较分析了多部现行规范、规程的承载力计算方法的差异,相关规范与规程中不考虑钢管约束效应时,其承载力计算值的均值低于试验极限荷载值,考虑约束效应的参数适用性受限。并基于叠加原理采用线性回归分析和考虑等效约束作用分别建立了高强方钢管UHPC短柱轴压承载力的实用计算式和理论分析式。     

配有圆钢管的钢骨混凝土轴压短柱的极限承载力计算(Ⅰ)

针对钢管混凝土核心短柱轴压状态,采用汉基塑性全量理论对钢管进行极限承载力分析,得到屈服时钢管竖向应力对承载力的贡献,同时对核心混凝土采用Drucker-Prager屈服准则进行钢管约束下的承载力的计算分析。考虑配箍率对极限承载力的影响,提出了不同配箍率下的钢管混凝土核心短柱的极限承载力计算公式,并与现有试验数据进行对比,结果吻合良好,为钢管混凝土轴压短柱极限承载力的计算提供一种新的方法。