四肢圆钢管混凝土格构柱恢复力模型研究

为了探究钢管混凝土格构柱的弹塑性地震反应以便进行构件非线性理论分析,对2根四肢圆钢管混凝土格构柱进行了低周反复加载试验,并收集了12根四肢圆钢管混凝土格构柱低周反复荷载作用下的试验资料。通过理论分析及试验结果回归分析,提出了钢管混凝土格构柱的退化三折线恢复力模型,确立了构件轴压比、等效长细比及材料比例系数等主要参数与模型之间的关系,并将模型计算结果与试验结果进行了对比分析。结果表明:计算结果和试验结果吻合较好,且该恢复力模型计算方法简单,便于进行结构地震反应分析及工程应用。     

圆钢管再生混凝土轴压短柱研究

为了研究圆钢管再生混凝土柱的轴压性能,设计了6根轴压短柱试件,对其进行了轴压试验研究并用有限元软件ABAQUS对其进行了数值模拟。试件的主要变化参数为骨料类型(天然骨料、重钛矿渣再生粗骨料取代率50%、普通再生粗骨料取代率50%)和圆钢管尺寸。结果表明:圆钢管混凝土柱和圆钢管再生混凝土柱具有相似的名义应力-应变关系、刚度退化规律、损伤积累规律、耗能能力、横向变形系数变化规律、荷载-位移关系、荷载-应变关系,再生骨料的类型对圆钢管再生混凝土柱上述性质影响不大。对于约束效应系数ξ较大的试件,由于钢材对核心混凝土或核心再生混凝土的约束作用较强,所以其峰值应力及其对应的应变较大,延性较好,初始刚度较小,耗能能力较强。当试件的荷载超过其极限荷载的80%之后,圆钢管与核心再生混凝土之间产生了明显的相互作用,再生混凝土在圆钢管的约束下处于三轴受压状态,大大提高了再生混凝土的峰值应力及其对应的应变,较好地改善了再生混凝土强度低,延性差等缺点。有限元计算可以较好地模拟圆钢管混凝土柱和圆钢管再生混凝土柱的荷载-变形全过程,计算结果与实测结果吻合较好。将承载力计算式运用于圆钢管混凝土柱和圆钢管再生混凝土柱时,比有限元法的计算结果偏于安全。圆钢管再生混凝土柱的轴压承载能力略低于普通圆钢管混凝土柱。     

圆钢管再生混凝土短柱承载力试验研究

为了解圆钢管再生混凝土短柱的承载力性能,对11根试件进行轴压承载力试验,考虑的主要因素包括废弃混凝土掺入量、废弃混凝土强度、膨胀剂掺入量和钢筋配置情况。试验结果表明:在再生混凝土中掺入同强度的废弃混凝土,掺入量达50%时,试件的轴压承载力下降较小,幅度在5%以内;掺入较低强度等级的废弃混凝土,掺入量为30%,试件承载力下降超过10%;膨胀剂掺入量达水泥用量的10%时,试件承载力提升较明显;试件中配置纵向钢筋,利于构件承载力的提高。最后提出了承载力实用计算式,其计算结果与试验结果吻合较好。     

钢管再生混凝土混合柱框架恢复力模型研究

为了探究钢管再生混凝土混合柱框架的抗震性能,设计4榀圆钢管再生混凝土混合柱框架并对其进行低周往复荷载试验,以混凝土取代率、柱截面含钢率为参数变量得到混合柱框架的梁端、柱脚及核心区的应变分布规律、滞回曲线和骨架曲线。结果表明,4榀混合柱框架的滞回曲线均饱满呈梭形,说明框架延性性能较好;骨架曲线在进入弹塑性阶段后更平缓,说明框架的耗能能力和抗震性能均较好;梁端塑性铰位置出现在30～90mm范围内,柱脚塑性铰位置出现在40～100mm范围内,说明梁端及柱脚的高应力区存在于这两个位置,设计时应考虑在此薄弱区进行加强。根据钢管再生混凝土混合柱框架在低周往复荷载作用下的滞回规则,得到荷载-位移滞回曲线恢复力模型。将模型计算与试验结果得出的关系曲线进行对比,得出两种滞回曲线差距控制在4%～7%范围内,验证了分析模型的准确性。     

型钢再生混凝土长柱恢复力模型的试验研究

根据7个型钢再生混凝土长柱拟静力试验结果,通过理论分析和试验数据拟合,给出型钢再生混凝土长柱恢复力模型的特征参数的计算方法,提出"定点指向"三折线恢复力模型。研究结果表明:轴压比、配箍率、粗骨料取代率对构件的极限荷载与屈服荷载的比值影响较小,近似趋于定值0.8;极限荷载随着轴压比的增大而增大,延性随着粗骨料取代率和轴压比的增大而降低,随着配箍率的增大而提高;通过试验骨架曲线和计算骨架曲线的对比,二者比较吻合,能够比较全面地反映构件的实际受力性能,所提恢复力模型较为合理。     

钢管混凝土柱恢复力模型研究

为了研究构件在地震中的受力性能及受力全过程,必须对结构进行弹塑性时程分析,而恢复力模型是弹塑性时程分析的基础。简要介绍国内外常见的恢复力模型,并提出包含骨架曲线模型、滞回规则、刚度退化规律的三线型恢复力模型,经验证与试验结果吻合较好,可以用于钢管混凝土柱的弹塑性动力反应分析。     

圆钢管再生混凝土中长柱轴压性能退化研究

为了揭示圆钢管再生混凝土中长柱在轴心荷载作用下的性能退化规律,以再生粗骨料取代率和长细比为变化参数,完成了5个试件的轴心受压试验。在此基础上,分析了其延性指标、能量耗散、刚度退化的演化过程。研究结果表明:再生粗骨料取代率的增加,试件的耗能能力随之提高,弹性轴压刚度也变大,且圆钢管再生混凝土试件的延性系数均比圆钢管混凝土试件的大,承载能力也在取代率为50%时达最大;当试件的长细比增大后,耗能能力和弹性轴压刚度均表现为先增后减的趋势,延性系数则保持增长的态势,而承载能力有所降低;所得刚度退化的简化计算模型可为工程设计提供参考。     

圆钢管再生混凝土轴压短柱对比试验研究

对不同截面形式和不同混凝土类型的6根圆钢管混凝土试件进行试验研究,并对其轴力-纵向应变全过程进行模拟,其中截面形式有圆实心、圆套圆中空夹层、圆套方中空夹层3种,混凝土类型包括普通混凝土和再生混凝土(再生粗骨料取代率为50%)两类。结果表明:截面形式对圆钢管再生混凝土试件的弹性模量、轴压强度和后期延性有一定影响;在达到极限承载力之前,两种混凝土类型的圆钢管混凝土试件的轴压刚度及外钢管的横向应变发展规律基本相同;在达到极限承载力之后,圆钢管再生混凝土试件的延性和后期承载能力均不如相应的圆钢管普通混凝土试件;有限元计算得到的试件的极限承载力和前期刚度与试验结果吻合较好。     

配筋圆钢管再生混凝土短柱轴压试验研究

为探明再生粗骨料100%取代率下配筋对圆形钢管再生混凝土(RACFST)短柱受力性能的改善作用,进行了以不同纵筋配筋为参数的配筋RACFST(R-RACFST)的轴压试验。对比分析破坏模式、荷载-位移曲线、刚度、屈强比和组合效应等关键力学特性后发现：钢管与钢筋骨架的双重约束作用能有效改善核心再生混凝土的脆性,明显提升峰值荷载和塑性变形能力,有效减缓刚度退化;就屈强比与组合效应而言,并非配筋率越大越好,在一定配筋率范围内时,可使构件各部分组合效应更好,并能充分发挥钢筋的性能。由此得出结论：配置少量钢筋既可保证构件在再生骨料取代率100%时的各项力学性能,又可达到再生骨料100%利用的目的;推荐R-RACFST合理配筋率范围为0.84%～3.9%;修正的承载力计算式稳定可靠。     

圆钢管约束型钢再生混凝土短柱抗震性能

针对圆钢管约束型钢再生混凝土短柱的抗震性能进行研究,在验证了分析模型合理性的前提下,考虑了圆钢管径厚比、再生粗骨料取代率和轴压比等设计参数对试件力学性能的影响规律,获取了试件滞回曲线、骨架曲线、延性系数、等效黏滞阻尼系数等抗震性能指标和试件的峰值承载力,并与已有试验进行了对比分析。结果表明：在再生混凝土取代率、轴压比、含钢率等参数基本相同时,圆钢管约束型钢再生混凝土短柱比型钢再生混凝土柱和圆钢管型钢再生混凝土柱表现出更好的变形和耗能能力;再生粗骨料取代率对滞回曲线等抗震性能指标影响不大,可基本满足工程抗震要求,并可广泛应用于工程的承重结构中;在取代率和轴压比相同时,随着径厚比的增大,试件弹性阶段初始刚度、峰值承载力和耗能能力逐渐下降,但延性会有一定幅度的提升,延性变形能力可提高30%～40%;在取代率和径厚比相同时,随着轴压比的增大,试件的峰值承载力和耗能能力变化不大,延性越来越差。     

圆钢管混凝土柱抗压性能研究

钢管混凝土是指将混凝土填入钢管内而形成的构件,一般都不再配钢筋,只在极少数的情况下,例如柱子承受很大的压力,或压力小而弯矩大时,则在管内配置纵向钢筋和箍筋,可以追溯到19世纪80年代,如1879年,英国赛文(Seven)铁路桥的建造中采用了钢管桥墩,在管中灌入混凝土,以防钢管内壁锈蚀,并承受压力.     

酸雨腐蚀圆钢管再生混凝土柱偏压承载力计算

采用有限元建模方法对已有的酸雨腐蚀后圆钢管混凝土偏压柱的荷载变形全过程进行了模拟,并使用圆钢管混凝土偏心受压柱的承载力简化计算式对所有试件的承载力进行计算。考察了酸雨腐蚀对试件承载力的影响大小。在有限元建模及简化计算公式中,均从两方面来考虑酸雨环境对构件的影响:(1)通过折减钢管壁厚进行计算;(2)通过折减钢材材性的方法(弹性模量、屈服强度)计算。最后将有限元结果、计算式计算结果分别与试验结果比对分析。结果表明:有限元结果、计算式计算结果、试验结果三者吻合情况较好。但在工程实际中,通过壁厚折减方法来考虑酸雨腐蚀对圆钢管混凝土偏压构件承载力的影响,更具有适用性。     

圆钢管钢筋再生混凝土短柱轴压承载力

针对再生混凝土相对普通混凝土延性较差、承载力较低的特点,利用钢管和钢筋笼对再生混凝土的约束作用,将钢筋再生混凝土灌入圆钢管中形成圆钢管钢筋再生混凝土短柱进行研究。基于极限分析法、套箍理论以及双剪统一强度理论,考虑钢管和钢筋笼的双重约束效应,提出了一套包含钢管径厚比、约束效应系数、含钢率以及再生粗骨料取代率等影响因素的圆钢管钢筋再生混凝土短柱轴压承载力计算方法。在理论推导的基础上,考虑短柱的非线性、钢管与再生混凝土的滑移影响,采用ABAQUS有限元软件对圆钢管钢筋再生混凝土短柱进行建模分析; 将理论公式值、有限元仿真结果以及相关文献试验数据进行对比,验证公式的有效性与适用性。结果表明:加了钢筋笼的圆钢管钢筋再生混凝土比圆钢管再生混凝土短柱轴压承载力提高10%左右,研究结论可以为实际工程的应用提供理论基础。     

圆钢管约束再生塑料混凝土短柱轴压力学性能研究

再生塑料混凝土具备良好的环境友好性,进而产生较大的经济、社会效益。利用再生塑料颗粒替代细骨料制备出再生塑料混凝土,进而制备出圆钢管约束再生塑料混凝土构件,通过试验研究手段,分析再生塑料取代率、混凝土强度等级对圆钢管约束再生塑料混凝土短柱的极限荷载与应变能的影响。     

圆钢管钢纤维再生混凝土短柱轴压性能试验研究

为了研究掺入钢纤维的圆钢管再生混凝土短柱的性能,考虑不同钢纤维掺量、不同再生混凝土取代率、不同混凝土强度等级三个因素,共设计了14个试件,对其进行轴压试验。试验结果表明：随着钢纤维掺量的增加,试件的极限承载力提高;随着再生混凝土取代率的增加,试件的极限承载力降低;随着混凝土强度的增大,试件的极限承载力提高;其中混凝土强度对极限承载力影响最大,再生混凝土取代率的影响最小。     

圆钢管再生骨料混凝土短柱轴压性能试验研究

为研究圆钢管再生混凝土短柱的轴压性能,以再生骨料取代率、矿物掺合料和钢纤维为主要变化参数,设计了6个试件进行试验,观察试件的破坏全过程,分析再生骨料取代率对短柱试件轴压力学性能的影响,结果表明:圆钢管再生混凝土短柱的破坏模态和普通钢管混凝土短柱基本相同,随着再生粗骨料取代率的增大,钢管再生混凝土柱的承载力呈下降的趋势,但变化幅度不大,通过在再生混凝土中掺入矿物掺合料及钢纤维可以改善其性能。     

CFRP圆钢管约束再生混凝土轴压短柱试验研究

为了进一步在实际工程中推广应用再生混凝土,进行了七根CFRP圆钢管约束再生混凝土短柱的轴压性能试验。分析了再生混凝土取代率、包裹方式对CFRP圆钢管约束再生混凝土短柱的影响。试验结果表明:随着再生混凝土取代率的增加,CFRP圆钢管约束再生混凝土短柱的承载力不断降低;全包裹的CFRP圆钢管约束再生混凝土短柱构件承载力明显高于三条带包裹。     

CFRP圆钢管约束再生混凝土长柱轴压试验研究

为了研究CFRP钢管再生混凝土长柱的轴压性能,以再生粗骨料取代率、长细比、包裹CFRP布层数为变化参数设计了7个试件进行轴压试验,观察了试件的受力全过程和破坏形态,获取了试件的荷载-位移曲线,分析了再生粗骨料取代率、长细比、包裹CFRP布层数对CFRP钢管再生混凝土长柱承载性能的影响。     

圆钢管再生混凝土长柱偏心受压承载性能试验研究

以偏心距为主要变化参数,对6个圆钢管再生混凝土长柱进行了偏心受压单调加载试验。通过试验观察了试件的破坏形态,分析了荷载-轴向位移曲线、荷载-纵向应变曲线以及延性,并研究了偏心距对试件承载力的影响。结果表明：圆钢管再生混凝土长柱在偏心荷载作用下,先后经历了弹性阶段、弹塑性阶段和承载力下降阶段,具有较好的延性,其破坏主要表现为钢管壁屈曲而导致试件整体失稳破坏;试件的承载力以及纵向变形随着偏心距的增加而降低;建议采用《钢管混凝土结构技术规范》(GB 50936—2014)和《组合结构设计规范》(JGJ 138—2016)进行圆钢管再生混凝土偏压长柱的承载力计算。