方钢管再生混凝土长柱轴压性能数值模拟研究

在8个方钢管再生混凝土长柱轴压试验的基础上,利用ANSYS有限元软件对其承载性能进行了数值模拟研究。通过试验所得参数,建立合理的有限元模型,并利用ANSYS软件进行非线性计算分析,得到了试件破坏形态、试件荷载-位移曲线等数据,分析了长细比λ、径厚比η以及轴压刚度退化等因素对极限承载力的影响,并将数值模拟结果与试验结果进行了对比分析。结果表明:方钢管再生混凝土长柱试件主要表现为整体失稳破坏;随着长细比的增加,试件极限承载力逐渐降低,轴压刚度呈先增大后减小的趋势;径厚比越大,试件极限承载力越高。数值模拟结果与试验结果吻合良好,能够真实、准确地反映试验结果。     

圆钢管混凝土短柱与中长柱界限长细比试验研究

以长细比(12、16、18、20、24)和径厚比(31.28、54.75)为试验参数,进行了20根钢管混凝土轴压短柱和中长柱的试验研究。分析了试件在轴心压力下的荷载-位移曲线、宏观变形特征以及破坏模式。试验结果表明:长细比对圆钢管混凝土轴压试件破坏形态影响显著;相同长细比情况下,约束效应系数越大,构件的承载力提高明显且延性越好;根据本试验的宏观现象分析短柱和中长柱的界限长细比区间为16~20。     

恒定轴压力下Q690高性能钢管抗弯性能的试验研究

为研究国家电网输电塔中高强钢焊接中厚板圆管压弯稳定相关性,考虑长细比30、45和60,径厚比(D0/t)为31.25、50.00和58.33,以壁厚为6,8 mm国产Q690高性能钢板制作了5组15根焊接圆管试件,并对其进行恒定轴压力下的抗弯性能试验。记录各试件加载过程中变形现象,得到了试件的弯矩-轴向变形曲线。根据试验结果分析试件的承载力、失稳破坏模式和破坏状态等力学性能,并采用中国及美国相关行业规范公式对压弯承载力进行验算对比。结果显示:失稳破坏类型主要取决于钢管试件径厚比和长细比,随长细比减小或径厚比增大,构件破坏类型由整体失稳转化为局部失稳;失稳状态关键在于径厚比,随径厚比减小,破坏状态由弹性转化为弹塑性;所有规范设计公式均偏于保守,验证了相关规范压弯设计公式和稳定系数取值用于指导工程设计的可行性和合理性。     

均匀锈蚀后网架结构杆件轴压承载力试验研究及数值模拟

高腐蚀环境中的网架结构杆件易发生表面的均匀腐蚀,会对杆件的力学性能产生不利影响。对18根发生均匀锈蚀的杆件进行了轴心受压试验,这些杆件具有不同的长细比和不同的锈蚀程度,得到轴向荷载、变形、应变等数据,绘制荷载-位移、荷载-应变等关系曲线,分析了长细比、锈蚀程度等因素对杆件轴压力学性能的影响。同时采用ABAQUS软件建立了有限元模型,计算结果与试验结果吻合较好。在此基础上,利用有限元模型进行了参数化分析,研究了杆件长细比、锈蚀程度对网架杆件极限承载力的影响,发现杆件的极限承载力随均匀锈蚀程度的加深而近似线性降低。     

Q345轴压钢管整体稳定和局部稳定分析

轴压钢管的失稳模式主要包括整体柱型失稳和局部壳型失稳。当钢管构件的长细比和径厚比都比较大时,可能会发生上述两种失稳模式的耦合,其中钢管局部屈曲先于整体屈曲发生的变形模式会显著降低其极限承载力。将经典板壳力学中的圆柱壳理论应用于轴压钢管的稳定分析,推导得出以长细比和径厚比为控制参数的临界算式以判断轴压钢管整体屈曲和局部屈曲的先后顺序,并结合AISI(2007)的局部屈曲设计准则以计算大径厚比钢管构件的稳定承载力。同时开展了Q345钢管轴压承载力的试验和相应的有限元分析,结果表明:上述临界算式能有效地判断轴压钢管的失稳模式,且AISI(2007)能正确计算大径厚比钢管稳定承载力。     

冷成型不锈钢管轴心受压柱试验研究

为研究冷成型不锈钢管轴心受压柱的稳定性能,进行了国产304牌号冷成型不锈钢方管、矩形管和圆管截面,共43根轴心受压柱试验。通过对不锈钢材料、轴压短柱试件和轴压长柱试件的试验研究,得到了试件的材料力学性能和极限荷载。分析了试件的长细比、宽厚比（径厚比）对其破坏模式及变形性能的影响。结果表明：试件的宽厚比（径厚比）对其破坏模式及变形性能有较大的影响。采用GB 50018-2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》、欧洲不锈钢结构设计规范、美国冷成型不锈钢结构设计规范中的计算方法以及Rasmussen提出的设计方法对试验试件进行了计算,并与试验数据对比结果表明,对于圆管试件,采用三本规范计算得到的承载力均高于试验值,偏于不安全,采用Rasmussen 提出方法的计算结果与试验值较为接近;对于方矩管试件,各种方法计算结果相近,除短柱试件试验结果高于计算结果外,其余试件试验值均与计算结果吻合较好;GB 50018-2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》中的计算方法不能直接用于计算不锈钢管轴心受压柱承载力。     

变电构架受损伤圆钢管杆件轴压极限承载力分析

以电力构架中常用的圆钢管杆件为研究对象,采用有限元计算和试验数据建立的回归模型方法,研究一般受损条件下杆件轴压极限承载力的变化情况。分析了凹陷深度、初弯曲、长细比和截面径厚比等参数对杆件极限承载力的影响,讨论了上述参数对荷载-轴向缩短关系的单独影响和综合影响。了解了多杆件极限承载力的特点,引入了受损杆件的折算刚度系数。所得结论为变电构架的可靠性分析和维修加固提供了依据。     

玻璃纤维增强套管钢筋混凝土组合柱偏压承载力计算

对9根不同长细比和6根不同偏心距的玻璃纤维增强(GFRP)套管钢筋混凝土组合柱进行试验研究。试验结果显示:偏心距和长细比对GFRP套管钢筋混凝土组合柱的力学性能有很大的影响。随着偏心距的增大,试件的破坏形态逐渐由压缩破坏向拉伸破坏转变;随长细比的增大,试件的破坏形态则由材料破坏向失稳破坏过渡。试件的极限承载力亦随偏心距和长细比的增大而降低,但降低的幅度变缓。在试验的基础上,对试验数据进行统计回归,得到GFRP套管钢筋混凝土组合柱的长细比折减系数和偏心距折减系数,进而得到轴压组合长柱及偏压柱的承载力计算公式。按建议的组合柱承载力计算公式计算的结果与前人文献中的试验结果吻合较好,说明本文建议的组合柱承载力公式有一定的实际意义。     

圆钢管混凝土中长柱轴压性能试验研究

以长细比和含钢率为变化参数,通过对14根轴心受压试件的破坏模式、荷载—应变曲线、侧向挠度曲线的分析,探析了钢管混凝土轴压中长柱的受力特征和材料发挥程度。试验结果表明:柔细构件的长细比对试件的静力学性能有影响但不显著,表现为承载力随长细比的增大而降低,钢管与混凝土的相互作用随长细比增大逐渐减弱,在长细比达到76~80时,相互作用消失。含钢率对试件的轴压性能的影响表现在对承载力的正相关,即含钢率越大,承载能力越高。试验拟定参数长细比和含钢率对钢管混凝土轴压中长柱的破坏模式无影响。     

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稳破坏;试件承载力与含钢率呈正相关,与长细比呈负相关,对于高宽比较大的试件,含钢率对承载力的影响更大.基于有限元软件ABAQUS的参数分析,建立圆端形钢管混凝土中长柱轴心受压承载力简化公式,计算结果与试验结果吻合良好.