钢管初应力对内配型钢的圆钢管混凝土柱受压性能影响

为研究钢管初应力对内配型钢钢管混凝土构件后期受力性能的影响,共设计了12根内配型钢圆钢管混凝土柱进行受压性能试验研究,试验主要参数为初应力系数和荷载偏心率。通过试验研究了内配型钢圆钢管混凝土柱的变形过程、破坏形态及不同参数对构件荷载-变形曲线和受力性能的影响。试验结果表明：初应力系数及荷载偏心率对内配型钢圆钢管混凝土柱最终的破坏形态影响较小,但不同长细比的构件破坏过程有所差异;初应力系数的变化对轴压短柱承载力影响较小,但对偏压柱受力性能有一定影响,随着初应力系数的增大其承载力下降;试验参数范围内,偏心率对柱承载力的影响明显大于初应力系数的影响。基于试验结果对有限元模型的可靠性进行验证,在模型验证基础上,分析钢管初应力对钢管与混凝土之间的相互作用和各部件承载力分配的影响,并进一步分析不同参数（如长细比、偏心率、型钢截面尺寸等）对柱承载力影响系数的影响。结果表明,钢管初应力系数、偏心率和长细比对柱承载力影响系数影响显著,基于此提出考虑钢管初应力时内配型钢钢管混凝土柱受压承载力计算方法,其计算结果与试验和数值结果吻合较好。     

圆钢管自应力自密实混凝土短柱轴心受压性能研究

通过对18根圆钢管混凝土短柱进行轴心受压试验,研究初始自应力、钢管壁厚和混凝土强度对其破坏形态、荷载-位移曲线、承载力和变形能力等的影响。试验结果表明：初始自应力对圆钢管自应力自密实混凝土短柱的破坏形态影响不明显,在轴心荷载作用下,所有短柱均为剪切破坏;初始自应力可显著提高圆钢管自应力自密实混凝土短柱的轴压刚度和承载力,其中承载力提高幅度可达27.5%;初始自应力会导致圆钢管自应力自密实混凝土短柱的变形能力明显降低,极限位移和破坏位移大幅减小;钢管壁厚和混凝土强度对圆钢管自应力自密实混凝土短柱承载力的影响幅度受初始自应力的影响。最后,考虑初始自应力的影响,建立圆钢管自应力自密实混凝土短柱轴心受压承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。     

钢管钢纤维自应力自密实柱轴心受压性能

本文通过对6根短柱,包括2根钢管钢纤维自密实混凝土短柱、1根钢管自应力自密实混凝土短柱、1根钢管自密实混凝土短柱和2根钢管钢纤维自应力自密实混凝土短柱的轴心受压试验,分析初始自应力和钢纤维体积掺量对钢管钢纤维自应力自密实混凝土轴心受压短柱力学性能的影响。结果表明,初始自应力将显著提高短柱的承载力和刚度,但会导致其变形能力明显下降;掺入钢纤维可缓解自应力引起的变形能力的下降,并改善钢管对混凝土的约束作用。     

钢骨-圆钢管高强混凝土组合短柱轴心受压力学性能分析

为研究钢骨-圆钢管高强混凝土组合短柱轴心受压力学性能,对钢骨-圆钢管高强混凝土组合短柱展开非线性有限元分析。研究了不同受力阶段荷载-位移曲线的特征,不同受力阶段应力分布规律以及破坏形态,讨论了组合短柱轴心受压受力过程中荷载分配特性曲线以及荷载-横向变形系数曲线,分析了不同参数对轴心受压组合短柱力学性能的影响。提出了组合短柱轴心受压承载力计算式,并且编写了组合短柱轴心受压纤维模型法程序。结果表明:钢材强度和径厚比对组合柱轴心受压力学性能影响较大。简化公式计算结果和基于纤维模型的数值算法计算结果与试验结果和有限元计算结果吻合良好。     

区域约束混凝土轴心受压短柱的非线性分析

应用通用有限元软件ANSYS对区域约束混凝土轴心受压短柱进行非线性分析,研究了区域约束混凝土轴心受压柱的应力情况,各荷载步下,箍筋单元、纵筋单元的应力变化情况,对试验结果进行验证和补充,促进了区域约束混凝土柱的深入研究.     

钢管混凝土短柱的基本性能和强度计算

本文报导了57个钢管混凝土轴心受压短柱(L/D≤4)的试验结果。试验的主要参数为套箍指标、加载方式和试件高度。试验表明,加载方式和试件高度对短柱承载能力的影响不明显。 文中探讨了钢管混凝土轴压短柱的工作机理。用教授的极限平衡法推导了短柱极限强度的计算公式。基本假设为:1.核心混凝土处于三向受压应力状态,钢管处于纵压-环拉的双向应力状态;2.三向受压下混凝土的强度条件可用经验公式(3)描述;3.钢管服从Von Mises屈服条件。经用本文的和文献上的试验结果对建议公式进行校核,实测值与计算值符合良好。     

预应力碳纤维布加固混凝土方形截面短柱轴心受压试验

为了研究预应力碳纤维(CFRP)布加固混凝土方形截面短柱轴心受压力学性能,根据配筋率的不同设计了3组共计12根混凝土方形截面短柱,每组包括3根预应力CFRP布加固的混凝土柱和1根普通混凝土柱。通过静载试验获得了各试件受压极限承载力、位移和预应力CFRP布应力增量等试验数据,得到了荷载作用下试件变形曲线及破坏形态,分析了预应力CFRP布应力水平和纵筋配筋率对混凝土方形截面短柱加固后的力学性能的影响。研究结果表明:采用预应力CFRP布约束混凝土柱一方面能够限制混凝土横向变形,使柱中混凝土从加固时刻起即受到环向应力,提高了混凝土极限压应变,从而显著提高柱的极限承载力,承载力提高幅度在60%以上;另一方面,由于受压柱的延性与截面配筋率有关,加固柱配筋率较低时,延性较好;反之则延性较差。     

替代率对再生钢管混凝土力学性能研究

为了研究再生骨料替代率对钢管混凝土短柱力学性能影响,文中通过室内试验对选择不同骨料替代率对再生混凝土短柱力学性能进行研究,分析不同再生骨料替代率对再生混凝土强度、再生钢管混凝土短柱轴心受压峰值应力和峰值应变影响分析,结果表明钢管再生混凝土峰值应力随着再生骨料替代率增加呈现不同程度略微增加,钢管再生混凝土峰值应力随替代率增加呈现波动状态.通过理论计算与试验数据比较分析随再生骨料替代率增加强度呈现波浪上升变化趋势且替代率越大计算结果越接近试验数据。     

考虑初应力的方钢管混凝土柱轴压极限承载力统一解

采用双剪统一强度理论,考虑钢管初应力、中间主应力及材料拉压比的影响,对方钢管混凝土短柱的受力机理进行分析。将核心混凝土划分为有效约束区和非有效约束区,引入长细比折减系数,建立考虑初应力的方钢管混凝土柱轴压极限承载力的统一解。通过与试验结果和数值模拟结果的比对,验证了公式的正确性,并针对各参数的影响特性进行讨论。研究结果表明:考虑初应力的方钢管混凝土柱的轴压极限承载力随侧压系数、统一强度理论参数、考虑长细比影响的稳定系数等的增大而增大,随初应力、广义宽厚比等的增大而减小。对考虑初应力的方钢管混凝土柱的研究有一定的参考意义。     

FRP约束混凝土轴心受压短柱有限元分析

利用大型有限元软件ABQUS对FRP约束混凝土方形倒角截面轴心受压短柱进行分析,分析结果表明：ABQUS分析结果与试验结果吻合较好,采用ABQUS软件对FRP约束混凝土方形倒角截面轴心受压短柱进行模拟是可行的;截面的应力分布以角部约束最强,核心区约束较强,都属于强约束;而边部约束较弱,其应力应变曲线与普通混凝土类似,属于弱约束。     

双管混凝土长柱轴压承载力性能有限元分析

在双管混凝土轴心受压短柱承载力研究的基础上,采用有限元分析软件建立有限元模型,进一步对双管混凝土长柱的受压承载力进行了模拟试验,通过对双管混凝土在“内钢管”、“外钢管”以及“内外管之间的混凝土”面积分别趋近于零时的受力情况进行分析后,推导出了关于双管混凝土轴心受压长柱承载力的计算公式,其计算结果比较理想。此外,双管混凝土轴心受压长柱承载力计算公式不仅涵盖了短柱承载力计算公式,还与钢管混凝土结构及钢结构构件的承载力计算公式有较强的一致性,为设计、施工提供参考依据。     

钢管钢纤维高强混凝土短柱轴心受压试验研究

对7根圆钢管钢纤维高强混凝土短柱和3根圆钢管高强混凝土短柱进行了轴心受压试验,研究钢纤维掺量、含钢率和混凝土强度等级对钢管钢纤维高强混凝土短柱受力性能的影响。研究结果表明：随着钢纤维体积掺量的增加,钢管钢纤维高强混凝土短柱的延性逐渐增大,承载力略有提高;随着含钢率的增加,钢管钢纤维高强混凝土短柱的承载力和延性均增大;随着混凝土强度等级的增加,钢管钢纤维高强混凝土短柱的承载力增大,延性逐渐降低;掺入钢纤维对钢管高强混凝土短柱的破坏模式几乎没有影响。最后给出了钢管钢纤维高强混凝土短柱承载力计算式。     

轴心受压双钢管混凝土短柱正截面受压承载力理论分析及试验研究

研究了由同心设置的内、外圆钢管构成的轴心受压双钢管混凝土短柱正截面受压承载力,分析了单钢管混凝土柱与双钢管混凝土柱的受力机理,并根据纤维模型法原理,采用适用于钢管混凝土受力特性的钢材与混凝土材料本构关系,给出了轴心受压双钢管混凝土短柱的荷载-位移全过程数值分析和正截面承载力计算公式。进行了5个双钢管混凝土短柱的轴心受压试验,验证理论分析的正确性。理论分析与试验研究表明:轴心受压双钢管混凝土短柱与单钢管混凝土柱的受力全过程都可以分为弹性阶段、弹塑性阶段和破坏阶段。双钢管混凝土短柱的破坏形态为腰鼓形,其外层混凝土的工作性能与单钢管中的混凝土大致相同,但内钢管中的内层混凝土受到的约束效应较大,且不是内、外钢管对它的约束效应的叠加,因此对内层混凝土约束效应的确定是计算承载力的关键。通过与相同含钢率的轴心受压单钢管混凝土短柱受力过程的对比得出:双钢管混凝土柱的承载力明显高于单钢管混凝土柱,且具有非常好的延性和整体     

单肢钢管混凝土轴压中长柱的稳定承载力分析

为了研究单肢钢管混凝土轴压中长柱的稳定承载力,通过建立有限元ANSYS模型,与大量实验数据相对比,研究不同影响因素对其极限承载力影响的变化规律,并最终推导单肢钢管混凝土轴压中长柱稳定承载力计算公式。     

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。     

侧向冲击作用下圆钢管-钢骨混凝土柱抗冲击性能研究

为研究钢管-钢骨混凝土柱的抗冲击性能,利用非线性有限元软件ABAQUS建立了圆钢管-钢骨混凝土柱数值模型。并与已有冲击试验进行对比验证,以保证建模方法的正确性。基于验证后的建模方法研究了侧向冲击作用下圆钢管-钢骨混凝土柱的抗冲击性能,重点分析了冲击质量、冲击速度、钢管壁厚、轴压比和长细比对圆钢管-钢骨混凝土柱抗冲击性能的影响,并对比分析了不同截面形式复合柱的抗冲击性能。结果表明：随着冲击质量和冲击速度的增大,冲击力峰值、冲击力平台值、跨中挠度及冲击力持续时间增长;合理增加钢管壁厚和内插钢骨可以明显改善柱的抗冲击性能;在用钢量和混凝土用量相同时,圆钢管混凝土柱抗冲击性能最优,圆钢管-钢骨混凝土柱次之,方钢管-钢骨混凝土柱较差。     

长期荷载作用对钢管混凝土核心柱承载力影响的数值分析

本文引入了考虑长期荷载作用效应影响的混凝土应力应变关系模型,该模型是综合考虑了徐变、收缩以及长期荷载的应力水平等因素,通过对短期荷载作用下的混凝土本构模型进行修正得到的。利用该模型,对钢管混凝土核心柱（即在普通的钢筋混凝土柱截面的核心增设-钢管的柱型）的轴力-弯矩相关曲线进行了数值分析,考察了长期荷载作用对该类柱承载力的影响。分析结果表明,考虑长期荷载作用的影响,柱子的承载力有所降低。     

方钢管再生混凝土长柱偏心受压承载性能试验研究

为了研究方钢管再生混凝土偏心受压长柱的受力性能,设计了15个试件进行静载试验,考虑了再生粗骨料取代率、长细比和偏心距3个变化参数。通过试验得到了试件的破坏形态、荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、截面应变分布情况以及试件的承载力等重要数据,对再生粗骨料取代率、长细比、偏心距等变化参数对方钢管再生混凝土偏心受压长柱承载性能的影响进行分析,利用国内外相关规程的计算方法对方钢管再生混凝土偏心受压长柱承载力进行计算,并与试验实测结果对比分析。研究结果表明：方钢管再生混凝土偏心受压长柱的承载力、破坏形态、变形特性、截面应变分布与普通方钢管混凝土偏心受压长柱相似,方钢管再生混凝土偏压长柱同样具有良好的承载力和变形能力,试件的承载力随着长细比和偏心距的增大而减小,而再生粗骨料取代率对其影响不大,根据规程DBJ 13-51-2003得到的方钢管再生混凝土长柱承载力的计算结果与试验结果吻合较好。研究结果可为方钢管再生混凝土的进一步研究和推广应用提供参考。     

钢管混凝土核心柱轴压组合性能分析

对于钢管混凝土核心柱,核心钢管混凝土和外围普通混凝土的受压性能存在明显差异,本文分析了外围混凝土体积配箍率等因素对柱协同工作的影响,推导出了临界状态时外围混凝土柱的配箍率,并与试验值进行对比,吻合良好。     

矩形钢管混凝土桁架受压节点承载力

在矩形钢管混凝土桁架受压节点受力机理试验研究的基础上 ,提出了矩形钢管混凝土桁架受压节点承载力的计算公式。该公式与试验结果相比 ,吻合较好 ,可供工程技术人员设计时参考 ,并为我国《矩形钢管混凝土结构技术规程》的编制提供了参考依据