方钢管混凝土组合T形柱轴压力学性能研究

方钢管混凝土组合T形柱是一种适用于装配式钢结构住宅建筑的新型结构形式,研究其轴压力学性能可为工程设计提供参考依据。文章以钢管厚度、钢材强度和试件长细比为变化参数,对5个方钢管混凝土组合T形柱进行轴心受压试验,分析了各试件的破坏模式、极限承载力、荷载—位移曲线,建立了与试验相符的有限元分析模型,并对模型的准确性进行了验证;通过变参分析,研究了截面尺寸、钢管厚度、钢材强度、混凝土强度对方钢管混凝土组合T形柱轴压承载力的影响规律,提出了方钢管混凝土组合T形柱的轴压强度承载力和稳定承载力计算公式。结果表明:短柱试件的破坏模式为核心混凝土压碎后由钢管屈服引起的局部鼓曲破坏,中长柱试件的破坏模式为钢管整体弯曲后试件发生的失稳破坏;所提出的方钢管混凝土组合T形柱的轴压强度和稳定承载力公式的计算结果与试验值较接近。     

钢管钢骨高强混凝土抗弯构件试验研究

为了研究钢管钢骨高强混凝土组合构件的抗弯性能,采用抗弯试验研究方法和统一理论的计算方法,对工字形钢骨的钢管钢骨高强混凝土构件进行了抗弯的理论和试验研究.试验主要参数为配骨指标(ρ=0.3～0.6)和钢骨的不同加载方向(强轴和弱轴).试验表明:极限弯矩值随配骨指标的增加呈非线性增长,当配骨指标一定时,极限弯矩值随惯性矩的增加按比例增加,弱轴跨中变形大于强轴;组合构件符合平截面假定,挠度曲线符合正弦半波分布;钢管和钢骨对混凝土的紧箍作用强轴高于弱轴,且随配骨指标的减小而增加.在试验分析的基础上,建立组合构件抗弯承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合良好.     

钢管混凝土组合T形短柱轴压力学性能研究

在总结分析各种异形钢管混凝土柱工程应用的基础上,提出矩形钢管混凝土组合焊接T形柱(Weld-ing RectanguJar Composite T-shaped Concrete-Filled Steel Tubular Column,简称WRC-T钢管混凝土柱).考虑约束效应系数、长径比、肢长腹比等参数的影响,设计制作20个WRC-T钢管混凝土短柱试件,通过短柱的轴心受压试验,考察试件的破坏形态,实测试件的荷载-变形曲线和极限承载力,分析各参数对此类短柱轴压力学性能的影响.应用大型有限元软件ABAQUS6.5进行数值模拟分析,将数值模拟结果与试验结果进行比较,两者符合较好.研究表明,WRC-T钢管混凝土短柱的两个组成部分能很好地协同工作,力学性能好,便于施工;利用有限元软件ABAQUS6.5中的C3D8R单元进行实体建模可以较好地模拟WRC-T钢管混凝土短柱的力学性能.     

T形钢管混凝土组合柱-钢筋混凝土梁外伸端板连接节点抗震性能试验研究

为了研究T形钢管混凝土组合柱-钢筋混凝土梁外伸端板连接节点的抗震性能,按1:2的比例设计并制作了9个试件进行低周往复荷载试验。观察了试件的受力过程和破坏形态,得到了试件的滞回曲线和骨架曲线,分析了节点的荷载特征值、延性、耗能性能和刚度退化。试验结果表明：此类节点滞回曲线饱满,延性系数均大于3.48,粘滞阻尼系数均大于1.5,具有良好的抗震性能。加长牛腿长度能提高节点的初始刚度和极限荷载;增加端板厚度和设置加劲肋,节点的极限荷载和耗能性能提高,且加劲肋对薄端板的影响比厚端板显著;增大螺栓直径能提高初始刚度,但对节点承载力影响有限。     

钢管混凝土Y形柱抗震性能试验研究

为了检验地铁车站地下大空间结构柱的抗震性能, 对北京市某地铁车站公共设备区地下空间结构使用的单层钢管混凝土Y形柱进行低周反复荷载试验研究, 主要介绍了缩比试件的设计、制作、安装和试验的方案、进行过程及结果, 给出了钢管混凝土Y形柱的水平荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、等效刚度曲线和等效阻尼比曲线统计数据, 以及部分主要位置的荷载-应变曲线.试验结果及分析表明:Y形铸钢件、圆形截面钢管混凝土柱、顶板等各部分连接安全可靠, 能够保证整体结构工作性能良好;试件滞回曲线较饱满, 试件等效阻尼比随水平位移的增加而增大, 试件耗能规律稳定, 表明弹塑性变形能力和抗震性能较好.据实测应变推测, 可能的薄弱部分是钢管柱底部、圆钢管与Y形铸钢件连接处和Y形铸钢节点分叉处.     

钢管混凝土T形短柱轴压力学性能试验研究

异形钢管混凝土柱应用于实际工程显示出良好的发展前景。本文在考虑肢厚、肢宽、管壁厚度和腹板宽度等参数的基础上,设计制作6个钢管混凝土T形短柱试件。通过轴心受压试验,考察试件的破坏形态,实测试件的荷载-平均纵向变形曲线和极限承载力,分析各参数对钢管混凝土T形短柱轴心受压力学性能的影响。参考国内外有关矩形钢管混凝土柱承载力的计算理论和计算方法,在分析试验数据的基础上,建立了钢管混凝土T形短柱轴心抗压极限承载力计算公式,公式可供实际工程设计参考。     

钢管自应力混凝土抗弯性能研究

对15根钢管自应力混凝土构件的抗弯性能进行了试验测试,在此基础上,利用混凝土的边界面模型和钢材的弹塑性模型,建立了自应力钢管混凝土抗弯构件的三维有限元模型并编制计算程序对其力学性能进行了分析,试验结果和计算结果基本吻合.研究结果表明,由于自应力的影响,自应力钢管混凝土抗弯承载力要高于普通钢管混凝土,并且承载力随着自应力的增加而增加;通过计算分析,提出了计算自应力钢管混凝土构件抗弯承载力的经验公式;并推荐采用AIJ的计算方法计算该结构的抗弯刚度.     

T形截面钢管混凝土异形柱承载机理数值分析

基于混凝土的塑性损伤模型和钢材的应变硬化模型,对普通T形截面钢管混凝土异形柱(CCFTTS)和双钢管焊接T形截面混凝土异形柱(DCFTTS)在轴向荷载作用下的力学性能进行了数值分析。模拟分析结果表明这两种构件都有类似的失效模式,即钢管都向外发生了屈曲变形。研究发现DCFTTS相比于CCFTTS有着较高的力学性能,因为DCFTTS对混凝土提供更高的侧向约束力。参数分析进一步表明钢管的壁厚、混凝土强度、钢管和混凝土接触面之间的摩擦系数对构件承载力的影响。     

T形方钢管混凝土组合异形柱偏压性能试验研究

T形方钢管混凝土组合异形柱具有良好的力学性能,以试件长度、偏心距、偏心方向为试验参数,设计9个不同长细比的试件进行偏心受压试验,观察试件的破坏形态,得到荷载-应变曲线和荷载-挠度曲线,并分析各参数对试件偏心受压性能的影响.试验结果表明:长度为600 mm的试件发生了强度破坏,长度为1 500、1 800 mm的试件发生...     

钢管混凝土框架结构抗震性能试验研究

通过2榀具有同一外形尺寸及用料的铜管混凝土框架在低周往复荷载下的试验,研究了该类型结构的破坏形态,变形特点,荷载－位移滞回模型及结构耗能比,分析了钢管混凝土框架结构的受力特点及抗震性能,为工程设计提供了试验依据。     

轴心受压组合T形短柱力学性能数值模拟分析

为研究轴心受压组合T形短柱力学性能,运用有限元软件ABAQU S建立有限元模型,考虑钢管厚度、混凝土强度和钢材强度等级以及肢厚的影响,对轴心受压钢管混凝土组合T形短柱的荷载-变形关系曲线进行模拟分析,并比较分析组合T形柱与普通T形柱的承载力与破坏形态。结果表明,组合T形柱极限承载力与钢材面积及屈服强度、混凝土面积及圆柱体抗压强度成正比;组合T形短柱的承载力比普通T形短柱的高,达到极限承载力时的变形更大,延性更好。     

钢管混凝土系杆拱桥车桥耦合振动分析

为了研究钢管混凝土系杆拱桥在车辆荷载作用下的动力冲击效应,综合采用包括空间梁、板和杆单元的桥梁结构有限元模型和三维7自由度车辆模型,通过数值模拟车、桥动力相互作用,计算得到桥梁的位移、内力响应及对应动力放大系数,研究桥梁不同构件所受到的动力冲击作用及主要影响因素,分析桥梁不同位置加速度响应的频谱特征.结果表明,桥梁局部构件的动力冲击系数常超过规范取值,且路面不平度是最主要的影响因素;长、短吊杆的动力冲击系数差异很大,短吊杆的受力和抗疲劳性能远低于长吊杆.     

基于Pushover理论的钢管混凝土构件塑性铰特性值研究

Pushover理论广泛应用于结构弹塑性地震分析,也可用于结构极限承载力和失效薄弱点分析.根据钢管混凝土构件统一理论的弯矩—曲率关系,对构件弹塑性状态下截面的弯矩—转角关系进行推导,提出构件M铰和PMM铰特性值的计算方法.根据钢管混凝土简支桁梁结构模型的试验结果,对提出的实用计算方法进行可行性验证.研究结果表明:钢管混凝土构件塑性铰特性值的确定方法是合理的,对钢管混凝土桁梁极限承载力的分析是可信的,为从宏观上掌握大型钢混组合桁架梁桥在弹塑性阶段静、动力性能提供了有效的理论基础和研究手段.     

钢板混凝土受弯构件基本性能的研究

本文通过30根钢板混凝土受弯构件在不同的钢板厚度和不同的锚固型式下的试验研究,探讨了锚固件的合理型式和构件截面的应力应变特征以及破坏形态。最后提出了设计这种构件承戴能力的实用计算方法。     

新型梁柱-钢管混凝土板柱混合结构试验研究

新型梁柱-钢管混凝土板柱混合结构的特点是钢管混凝土柱-板节点处只承担竖向荷载,不出现或者出现较小的不平衡弯矩,同时提高节点抗侧移能力,避免地震时楼板发生冲切破坏,水平荷载则全部由抗震墙和梁柱框架承担.通过1个1/2比例钢筋混凝土梁柱-钢管混凝土柱无梁楼盖异型板(跨数少于3跨)结构模型试验,研究其在受竖向均布荷载和水平荷载作用下结构的受力性能.试验结果表明,楼盖系统的竖向承载力超出设计荷载的2倍以上,具有较高的安全储备;在重力荷载产生的剪力与板抗冲切承载力的比值(gravity shear ratio,GSR)超过0.8时,弹塑性层间位移角限值不小于2.25%,满足中国《建筑抗震设计规范》(GB50011—2010)中大震下结构侧移的要求,优于普通的无梁楼盖系统.     

钢管混凝土隔板贯通式节点的性能

隔板贯通式节点是一种新型钢管混凝土柱-钢梁连接形式。以中海广场为工程背景,进行了钢管混凝土柱一钢梁隔板贯通式节点的拟静力试验,并结合数值模拟结果对该类节点的性能进行了研究。试验结果表明,钢管混凝土柱一钢梁隔板贯通式节点具有较好的刚度、承载能力和延性,能够满足“强柱弱梁,强节点弱构件”的抗震设计原则。数值模拟与试验结果相吻合,可以采用本文所建立的数值模型模拟钢管混凝土柱～钢梁隔板贯通式节点的性能。采用数值的方法,重点研究了隔板尺寸对该结点性能的影响,并提出设计建议。     

钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱节点的非线性有限元分析

以简化的Varma模型作为钢材的循环本构关系模型,建立了2类钢管混凝土柱与组合梁连接节点——梁钢筋贯通钢管节点和梁钢筋与上加强环焊接连接节点的三维非线性分析模型,并采用有限元软件ANSYS对其在低周反复荷载作用下的滞回性能进行了非线性分析。结果表明：由有限元模型得到的低周反复荷载作用下的滞回曲线及骨架曲线与试验所得的结果吻合较好,但在屈服荷载后差异较大;如能恰当地选择材料的本构关系、计算模型和破坏准则,则能够采用有限元模型准确地预测上述2类节点的弹塑性行为和整体抗震性能,并用于节点滞回性能的非线性参数分析。     

五层钢管混凝土框架模态试验研究与有限元分析

对五层方钢管混凝土框架结构模型进行有侧向支撑和无侧向支撑的模态试验，采用多点激励单点输出的方法得到其频响函数，进而获得了结构的动力特性参数(频率、振型和阻尼比)。将试验数据与ANSYS分析结果进行对比，二者符合较好。研究表明，模态试验方法得到的结果能够为钢管混凝土框架结构的抗震设计提供重要的参考依据。     

采用分离模量分析钢管混凝土框架结构的抗震性能

基于一榀两跨3层钢管混凝土柱-钢梁框架结构模型的抗震性能试验,建立了反复荷载作用下的刚度退化规律。选用合理的反复荷载作用下钢材和钢管约束混凝土材料的本构模型,考虑钢与混凝土的粘结滑移作用以及节点加强等因素的影响,应用钢管混凝土分离模量理论,采用APDL(ANSYS Parametric Design Language)参数化程序设计语言编制的命令流,对钢管混凝土框架在反复荷载作用下的抗震性能进行了非线性有限元分析。计算结果与模型试验结果吻合较好,并讨论了套箍系数对框架结构抗震性能的影响。     

异形钢管混凝土组合柱-钢梁顶底角钢连接节点抗震性能研究

为研究异形钢管混凝土组合柱-钢梁顶底角钢连接节点的抗震性能,对节点试件进行低周往复荷载试验及ANSYS非线性有限元分析.结果表明:破坏源于节点区钢梁翼缘屈曲,顶底角钢屈服形成塑性铰,节点产生大转动变形;各试件滞回曲线较为饱满,呈倒“S”形,延性系数均大于2.55,节点具有较好的耗能能力;角钢厚度、高强螺栓直径对节点承载力和变形能力影响显著,增大角钢厚度及高强螺栓直径,节点延性系数略有降低,但极限承载力明显提高;有限元节点应力分布及破坏特征与试验现象基本一致,屈服承载力、极限承载力有限元计算值与试验值吻合较好;轴压比对节点抗震性能影响较小,相较于螺栓性能等级,钢材强度等级对节点刚度及承载力影响更为显著.