MgO钢管自应力混凝土短柱轴压试验研究

实验研究了添加MgO膨胀剂自应力钢管混凝土短柱轴压下的力学性能.研究分析了初始自应力对其强度和变形能力的影响.试验结果表明由于钢管约束膨胀产生的自应力使核心混凝土三向受压,提高了组合柱的轴压极限承载力;自应力的存在延缓了弹塑性阶段核心混凝土裂缝的扩展,提高了核心混凝土的切线模量;同时使核心混凝土内部更为致密,有效地解决了钢管混凝土脱粘的问题,有力地保证了钢管和核心混凝土的协同工作.     

粘结对钢管约束混凝土短柱轴压力学性能影响

为研究粘结应力对钢管约束高强混凝土短柱轴压力学性能的影响,进行了2组共8个试件的试验研究,包括一组圆钢管约束高强混凝土短柱试件和一组方钢管约束高强混凝土短柱试件.每组试件中包括2个消除钢管与混凝土粘结的试件和2个有粘结试件.采用弹塑性应力分析方法对钢管进行了应力分析.试验结果与钢管应力分析结果表明,消除钢管与混凝土之间的粘结作用可有效降低钢管中的纵向应力,但消除粘结作用对钢管约束高强混凝土短柱的轴压承载力和延性无显著影响,在工程实践中可不必采取措施消除钢管与核心混凝土之间的粘结作用.     

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。     

方钢管再生混凝土短柱轴压承载力有限元分析

利用有限元软件ABAQUS对方钢管再生混凝土短柱轴压承载力进行非线性分析,建立了适用于有限元分析的钢管和再生混凝土本构关系模型;利用极限平衡法推导方钢管再生混凝土短柱轴压承载力计算公式函数类型;利用计算结果拟合出方钢管再生混凝土短柱轴压承载力的计算公式。研究结果表明：所提出的材料本构关系模型可以较好地满足对方钢管再生混凝土短柱轴压承载力进行模拟分析的要求,通过模拟获得的计算结果与相关试验结果差异较小,所建立的方钢管再生混凝土短柱轴压承载力计算公式能够较准确地计算构件极限承载力。     

外套钢管加固受损钢管混凝土短柱轴压试验研究

为了研究受损钢管混凝土短柱加固前后的力学性能,对13根采用外套钢管加固的受损钢管混凝土短柱进行试验研究.试验通过改变试件损伤率、外套钢管壁厚等变化参数,考察试件破坏形态以及变形情况,进而分析这些参数对加固前后受损钢管混凝土试件的影响.结果表明:当损伤率小于10%时,外套钢管对试件承载力的影响不大,只是在后期延性方面影响较大;随着外套钢管壁厚的增大,加固试件承载力是受损试件承载力的1.9².5倍.     

薄壁钢管混凝土短柱轴压力学性能试验研究

为研究不同壁厚钢管混凝土短柱轴压力学性能,制作了10组不同壁厚的钢管混凝土短柱试件进行轴压性能对比试验.试验结果表明,钢管混凝土轴压短柱壁厚效应的本质是核心混凝土的围压效应.在弹性变形阶段,随着钢管壁厚增加,轴压短柱弹性极限承载力增加,试件弹性极限承载力与钢管壁厚呈线性关系.在塑性变形阶段,随着钢管壁厚增加,轴压短柱塑性变形模型增加,钢管混凝土短柱塑性变形模量与钢管壁厚呈线性关系,试件呈现理想塑性状态时的钢管壁厚约为5 mm.通过对几种典型轴压承载力计算公式进行试验验证,得出欧洲和日本标准能够较好预测不同壁厚钢管混凝土短柱试件的弹性极限承载力.

     

复合钢管混凝土轴压短柱非线性有限元分析

基于ABAQUS非线性有限元软件建立了外方内圆复合钢管混凝土轴压短柱的有限元模型,并进行了短柱受轴向荷载作用下的有限元模拟,轴压极限承载力和荷载-变形曲线的数值计算结果与相应的试验实测结果吻合较好.受压时,方形和圆形钢管分别对核心混凝土产生约束作用,使得复合钢管混凝土柱具有较好的延性和较高的剩余承载力.基于非线性有限元模型,开展了复合钢管混凝土轴压短柱在不同参数下的受力分析.通过试验和理论分析发现,一定壁厚情况下,随着内部圆钢管直径增大,复合钢管混凝土轴压短柱极限承载力和剩余承载力的变化先增大后减小.     

方钢管约束高强混凝土短柱轴压力学性能

为研究方钢管约束高强混凝土短柱的轴压力学性能,进行了12个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宽厚比(D/t=47和70)和混凝土强度(C77和C88).试验结果表明,当D/t=70时,方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方钢管混凝土构件;而当D/t=47时,方钢管约束高强混凝土短柱的轴压承载力则低于普通方钢管混凝土构件;但两种构件的延性无显著差异.对构件的应力分析结果表明,方钢管约束高强混凝土轴压短柱中,钢管在峰值荷载点后屈服;而钢管混凝土构件中,钢管在峰值荷载点前屈服.方钢管约束混凝土构件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.     

钢管自密实混凝土轴压力学性能研究

进行了6个钢管自密实混凝土轴心受压短柱的试验研究,并比较规程DL/T5085-1999(1999)、GJB4142-2000(2001)、AIJ(1997)、EC4(1994)、LRFD(1999)、BS5400(1979)和福建地方标准(送审稿)在进行钢管自密实混凝土轴压强度承载力时的差异.研究结果表明(1)钢管自密实混凝土具有较好的承载能力和延性;(2)以上各规程计算值与试验值相比均偏于安全.     

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。     

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.     

钢管自应力混凝土轴压柱的徐变计算模型

为了正确估计钢管自应力混凝土轴压柱的徐变及其对轴压柱长期性能的影响,对钢管自应力混凝土轴压柱的徐变计算模型进行了试验与理论分析.通过试验研究了钢管自应力混凝土轴压柱的长期力学性能,利用龄期调整的有效模量法建立了钢管自应力混凝土轴压柱在长期荷载作用下的徐变分析模型.结果表明:荷载作用一年后的钢管自应力混凝土轴压柱的极限承载力高于没有施加荷载的试件,所建立的徐变计算模型可以较好地模拟钢管自应力混凝土轴压柱的徐变试验结果;与普通混凝土相比,钢管约束下的自应力核心混凝土长期变形很小,但是引起的应力重分布不容忽视;含钢率对钢管自应力混凝土轴压柱长期变形性能的影响较为显著.     

钢管自密实混凝土加固钢筋混凝土圆形短柱承载力研究

提出钢管自密实混凝土加固钢筋混凝土圆柱的新型复合加固方法,对1个未加固短柱和7个复合加固短柱进行轴心受压试验,研究各参数对复合加固短柱承载力的影响.试验结果表明:相比未加固柱,复合加固柱的承载力与延性大幅提高;钢管壁厚是影响复合加固柱承载力的主要因素,自密实混凝土强度影响其次,界面处理对复合加固柱的承载力影响不明显.基于极限平衡理论,推导并建立了钢管自密实混凝土加固短柱的承载力计算公式,并将计算结果与试验结果进行比较,结果表明公式计算结果与试验结果吻合较好,且总体偏于安全.     

圆空心钢管混凝土短柱在轴向压力作用下的可靠性分析

为分析圆空心钢管混凝土短柱在轴向压力作用下的可靠性,以笔者及其他学者所进行的圆空心钢管混凝土轴压短柱试验数据为统计样本,结合Normal、Lognormal、Weibull、Gamma 4种分布形式,考虑模型误差,分别根据《钢管混凝土结构技术规范》（GB 50936—2014）中的钢管混凝土柱轴压承载力计算公式与作者提出的修正公式,运用Monte Carlo法计算得到了规范公式与修正公式的可靠度指标。结果表明：依据两种公式计算得到的可靠度指标均基本满足目标可靠度指标3.7的要求;规范公式的可靠度指标较大,约为修正公式的1.05倍,计算结果较为可靠;可靠度指标随着混凝土强度和荷载效应比的提高而上升,随着含钢率的提高而下降,钢材强度和空心率的变化,可靠度指标的变化不明显。考虑上述4种分布类型对抗力误差的影响,分析了各参数因素对抗力分项系数的影响,结果表明：计算模型误差分布类型和活载类型对抗力分项系数的影响不明显,安全等级和荷载效应比影响较为明显;考虑实际工程中常用的荷载效应比,提出荷载效应比不同时抗力分项系数取值分别为1.21、1.32、1.41。     

方鋼管混凝土柱的抗震性能試驗研究

通過低周反復加載試驗研究方鋼管混凝土柱的抗震性能,分析了其在水平地震作用下的承載能力、變形能力、剛度退化、耗能能力以及結構的破壞機制,為進一步的理論分析提供參考。同時研究了含鋼率、長細比和軸壓比對方鋼管混凝土柱延性的影響。結果表明,對其影響最大的為長細比,其次是軸壓比,再次是含鋼率。本次試驗結果與分析可為方鋼管混凝土柱的抗震設計提供參考。     

圆钢管混凝土柱轴心受压承载力计算

利用353根钢管混凝土柱轴心受压试验结果,以混凝土强度、钢管强度和钢管径厚比为参数,分析《钢管混凝土结构技术规程》(CECS28:2012)中圆钢管混凝土柱轴心受压承载力计算方法的合理性.结果表明:CECS28:2012可以合理预测圆钢管混凝土短柱的轴心受压承载力,但对长柱的轴心受压承载力计算值过于保守且离散较大.在本研究参数取值范围内,提高混凝土强度和增大径厚比对CECS28:2012轴心受压承载力计算值准确性的影响不明显.随着钢管强度增大,圆钢管混凝土柱轴心受压承载力计算值与试验值的比值呈下降的趋势.基于CECS28:2012钢管混凝土短柱轴心受压承载力计算方法,提出适用于长细比为4~38.5的钢管混凝土长柱的轴心受压承载力折减系数计算公式,可为工程应用和规范修订提供参考.     

钢管混凝土轴压短柱性能三参数分析与计算

在深入研究套箍系数对钢管混凝土轴压短柱力学性能的影响中,发现并用试验证明了仅用套箍系数这一综合参数不能全面衡量和反映参数变化对钢管混凝土破坏模式、承载力、延性等力学性能的影响;基于试验研究和参数分析,确定了利用套箍系数衡量钢管混凝土力学性能的合理适用范围;提出了用钢管混凝土3个基本参数(试件含钢率、混凝土强度和钢材屈服强度)来衡量和反映钢管混凝土力学性能的方法;并通过回归分析给出了基于这3个基本参数的钢管混凝土轴压短柱轴向力-纵向应变关系曲线,复杂应力场中钢材纵向(横向)应力-纵向应变关系曲线、核心混凝土纵向应力-纵向应变关系曲线和紧箍力-纵向应变关系曲线的简化计算公式,简化计算曲线与试验曲线吻合良好.     

新型矩形钢管混凝土柱节点轴压传力机制研究

针对在矩形钢管混凝土柱楼层节点区钢管内设置分配梁和内环肋这种节点新形式,研究分析该设置传力构件的矩形钢管混凝土柱轴压荷载作用下的受力机理,揭示其能有效协调钢管壁与内部混凝土的变形与受力,迫使钢管壁与内部混凝土共同承受外荷载的功效.试验验证表明,节点设置传力构件改善了矩形钢管混凝土柱的受力性能,在此基础上提出了传力构件分配梁的设计方法.     

钢管混凝土哑铃形轴压短柱试验

进行了10根钢管混凝土哑铃形短柱轴压的试验.本文介绍了试验设计、试验装置和试验情况,并对试验结果进行了分析.