宽厚比对钢管混凝土柱力学性能影响研究

近几十年来,钢管混凝土柱被广泛应用于高层及超高层建筑中,在钢管混凝土柱中采用高强材料在提高构件承载力的同时会降低构件延性。为改善构件延性且便于施工,本文将井字形拉筋与纵向钢筋焊接形成钢筋笼,对4根方形高强钢管高强混凝土柱试件进行试验研究,主要研究内置钢筋笼试件在轴压荷载和单向偏压荷载作用下的力学性能的影响,试件的主要参数为截面宽厚比和加载偏心率。在加载试验后,得到了试件的破坏形态、荷载-轴向位移曲线、荷载-柱中侧向挠度曲线、试件侧向挠度变形曲线,分析了钢管混凝土柱的极限承载力、抗弯刚度、延性及破坏模式。结果表明：增大截面宽厚比和加载偏心率会降低试件的极限承载力和延性。     

部分包裹混凝土柱试件模拟研究

部分包裹混凝土柱是一种新型组合结构,其不仅可以用于工业厂房的建设,也可用于旧厂房的加固改造.为研究翼缘厚度、翼缘宽度、腹板厚度、横向缀杆间距以及混凝土强度等级对部分包裹混凝土柱抗震性能的影响,利用ABAQUS软件建立了11个有限元模型分析以上因素对部分包裹混凝土柱的滞回性能、延性系数以及抗侧刚度的影响.有限元分析结果表...     

钢筋混凝土柱的抗震性能分析

本文通过 12根碳纤维增强钢筋混凝土柱在周期性反复斜向荷载作用下受力性能的试验研究 ,验证了用碳纤维布包裹钢筋混凝土柱来提高其抗震延性的有效性 ,分析了碳纤维布的包裹方式对混凝土柱的滞回特性和延性的影响 ,并且得到了碳纤维增强钢筋混凝土柱的位移延性比与碳纤维配箍行征值、箍筋配箍特征值及混凝土相对受压区高度 ξ的关系     

钢管混凝土组合异形柱结构抗震性能分析

对钢管混凝土组合异形柱构体系进行了抗震性能分析,分别建立6组模型来分析框架梁与混凝土剪力墙连接方式不同、楼板厚度不同以及外侧钢管混凝土组合柱截面形式不同对结构抗震性能的影响。分别对结构进行了模态分析和反应谱分析,比较不同变量对结构动力响应的影响以及对结构层位移、层间位移角、层间剪力和层刚度的影响。     

钢筋混凝土柱的抗震性能分析

本文通过12根碳纤维增强钢筋混凝土柱在周期性反复斜向荷载作用下受力性能的试验研究，验证了用碳纤维布包裹钢筋混凝土柱来提高其抗震延性的有效性，分析了碳纤维布的包裹方式对混凝土柱的滞回特性和延性的影响，并且得到了碳纤维增强钢筋混凝土柱的位移延性比与碳纤维配箍行征值、箍筋配箍特征值及混凝土相对受压区高度ξ的关系。     

局部圆钢管约束钢筋混凝土桥墩力学性能有限元分析

基于ABAQUS混凝土损伤塑性模型,建立了钢筋混凝土桥墩、局部外包圆管约束钢筋混凝土桥墩和局部内置钢管钢筋混凝土桥墩的有限元计算模型,并对其进行了低周反复荷载试验下全过程的非线性有限元分析,得到了相应的滞回曲线、骨架曲线及等效刚度退化曲线.分析表明与钢筋混凝土高桥墩相比局部约束钢管钢筋混凝土高桥墩具有更好的延性性能,为桥墩的延性抗震设计提供一种备选方案.     

型钢混凝土压扭构件在不同影响因素下的抗扭性能研究

为了研究型钢混凝土复合受力状态的受力性能,探讨了各影响因素对型钢混凝土受扭构件承载能力和变形能力的影响。利用非线性有限元软件ABAQUS建立10根型钢混凝土的构件模型,从轴压比、箍筋间距、型钢尺寸、型钢形式四个主要方面分析型钢混凝土压扭构件在不同影响因素下的抗扭性能。通过有限元分析结果得出构件的强度和变形能力,及各影响因素对型钢混凝土压扭构件抗扭性能的影响。     

注浆充填钢管墩柱的承载试验与受力特征研究

为满足煤矿井下沿空留巷巷旁支护的支护阻力及施工的易操作性,提出了采用注浆充填钢管墩柱来进行巷旁支护,即使用注浆材料代替混凝土作为钢管的充填物.研究了注浆充填钢管墩柱的承载能力及受力特性,利用ABAQUS软件对注浆充填钢管墩柱的受压变形进行了数值模拟分析.结果表明:Ф159 mm×8 mm 的钢管灌注水灰比为0.4的注浆材料,承载能力达到2000 kN 以上,满足煤矿井下沿空留巷巷旁支护及其他工程需求;注浆充填钢管墩柱受载变形出现层状折叠,变形最大处在中间位置;上下承压板的护肋板结构具有很高的承载能力,能够有效保护上下承压板以维持墩柱的稳定性;短柱GST 试件在受载时应力最大值分布在柱体的加载面附近,但柱体中间位置应力分布均匀;长柱墩柱的弯曲变形出现在中间位置,现场应用时应该考虑柱长进一步加长墩柱后承载能力的折减,采用加固长柱中间或加大钢管直径的方法来提高墩柱稳定性.研究结果对于掌握注浆钢管墩柱的承载性能以及下一步的推广应用具有重要价值.     

钢纤维掺量对自密实钢管混凝土柱轴压力学性能影响研究

为提高钢管混凝土柱轴压承载力,在自密实混凝土中掺入钢纤维,研究不同钢纤维掺量对自密实钢管混凝土柱轴压力学性能的影响。通过设计正交试验,研究3组钢纤维掺量对自密实混凝土强度的影响,并为钢管混凝土钢纤维用量提供依据;对钢纤维组、普通组自密实钢管混凝土柱进行轴压试验,研究钢纤维对自密实钢管混凝土柱轴压力学性能影响;基于ABAQUS建立26组不同钢纤维掺量钢管混凝土柱模型,根据现场试验结果验证模型的正确性,分析其中6组钢纤维掺量对其轴压性能的影响,并建立不同钢纤维掺量下钢管混凝土柱轴压承载力计算公式。结果表明,2%掺量钢纤维对自密实混凝土强度增长的贡献较为显著,并能提高约4%自密实钢管混凝土柱轴压承载力,为最适宜掺量。提出考虑钢纤维掺量对钢管混凝土强度提高的计算式,与试验结果吻合良好。     

软岩巷道钢管混凝土支架结构参数优化

为探究钢管混凝土支架结构参数对支架承载能力的影响规律,通过理论分析和数值模拟对钢管混凝土支架承载能力的影响参数及其规律进行研究,以优选出针对某矿巷道断面的最佳钢管混凝土支架结构参数。结果表明:钢管混凝土支架的承载能力与套箍系数、钢管所用钢材的自身强度、混凝土材料的自身强度、钢管的外径和厚度有关。山东某矿巷道的钢管混凝土支架最佳参数为:钢管外径为150 mm,混凝土强度为50 MPa,钢管壁厚为5 mm,钢材的屈服强度为335 MPa。     

圆形钢管混凝土高桥墩抗震性能有限元分析

基于ABAQUS有限元分析软件,建立了圆形钢管混凝土高桥墩的非线性有限元计算模型.分别对不同径厚比、轴压比、混凝土强度的计算模型进行了低周反复荷载试验下全过程的非线性分析,得出了相应的滞回曲线、骨架曲线.并对以上计算结果进行了分析,得到了一些有工程建设意义的结论.     

基于Bayes概率模型的圆钢管混凝土短柱轴压承载力计算

为准确进行圆钢管混凝土轴心受压短柱抗压承载能力估算,运用无信息先验分布贝叶斯多元线性参数估计方法,建立了基于影响参数的圆钢管混凝土短柱贝叶斯概率抗压模型。基于该模型及170组圆钢管混凝土短柱抗压试验结果,完成了模型参数计算及基于贝叶斯理论的试件轴心受压承载力计算,并利用贝叶斯参数剔除方法对模型进行简化,进而得到简化概率模型。与GB 50396—2014《钢管混凝土结构技术规范》、AISC360—2010美国钢结构协会规范以及AIJ—SRC01日本建筑协会规范等现有规范计算结果相比,利用贝叶斯概率统计方法建立的基于影响参数的圆钢管混凝土短柱抗压模型计算结果与试验值更接近,吻合性更好,能较为合理的进行圆钢管混凝土轴心受压短柱抗压承载力计算。     

钢管混凝土圆形支架压弯力学性能

通过试验对均布加载条件下矢跨比为0.26的钢管混凝土圆形支架拱顶弧段和左右帮段变形进行了监测,并结合ABAQUS对钢管混凝土抗弯过程进行全过程仿真三维数值模拟分析。同时通过内嵌一种无厚度黏聚力粘结单元的混凝土损伤模型,从微观方面更为准确地展示了钢管混凝土短柱,以及核心混凝土试件受压破坏过程中产生的裂纹扩展和剥落程度。结果表明:随着支架顶弧段和两帮段均压让压层厚度的增加,钢管混凝土圆形支架的承载能力逐渐增大,进而减弱了支架四段圆弧拱整体的轴力,降低了钢管与内部核心混凝土的变形、破坏速度。同时核心混凝土试件在受压过程中产生裂缝,继续施加荷载,由于裂缝的存在导致核心混凝土体积膨胀,从而使钢管混凝土短柱压缩鼓包。研究成果可为了解钢管混凝土力学性能和支架模拟让压空间的工况提供参考。     

持载条件下的CFRP加固偏压方钢管承载力试验研究

对7组纵向粘贴2层CFRP的方钢管试件进行稳定承载力试验,研究了偏心距、初始荷载大小以及中部环包措施对于偏压方钢管试件极限稳定承载力的影响。采用有限元软件建模分析,并将试验结果与有限元结果做对比分析。结果表明:相对于轴压试件,偏心10 mm试件的极限稳定承载力下降25%左右,偏心20 mm试件的极限稳定承载力下降35%左右;初始荷载越大,试件的极限稳定承载力越低;中部环包措施对试件极限稳定承载力的影响不大,但是可以限制柱中纵向碳纤维的剥离,提高试件延性。     

塑钢纤维掺量、长径比对混凝土力学特性影响

通过研究3种掺量、4种长径比的塑钢纤维,对橡胶混凝土的塌落度、抗压强度、劈裂抗拉强度及其应力-应变曲线影响,得到各因素对橡胶混凝土塌落度、强度及应力-应变曲线影响规律。试验结果表明:塑钢纤维掺量增加、长径比增大,混凝土塌落度减小,黏聚性增加,应力应变曲线峰值应力提高,曲线下降段变缓,延性、韧性、阻裂性显著提高;选用最佳长径比20、适宜掺量6 kg/m3,抗压强度与劈拉强度较基准混凝土分别提高36.7%和69.7%,试件破坏时完整性较好。     

型钢混凝土柱在复合受力状态下钢骨尺寸的不同对抗震性能影响的有限元分析

依据建立的型钢混凝土有限元模型,开展了3个型钢混凝土(SRC)框架柱试件的低周反复加载ANSYS模拟分析。考虑在压,弯,剪,扭复合受力状况下钢骨尺寸的不同对型钢混凝土柱抗震性能的影响,在ANSYS研究基础上,分析了滞回曲线特征,为进一步建立型钢混凝土柱的恢复力模型提供依据。本文很好的实现对型钢混凝土柱的滞回性能仿真分析取得较为理想的结果。     

钢管混凝土支架性能试验及其在动压巷道支护中的应用

钢管混凝土支架的承载性能主要取决于其抗压性能和抗弯性能,实验测试了钢管混凝土短柱的抗压强度和支架圆弧段的抗弯能力。并针对受采动压影响严重的采区上山进行了巷道钢管混凝土支架支护方案设计,支护后巷道变形量小,巷道围岩稳定。     

钢管混凝土圆弧拱跨中与拱脚滑移性能的研究

通过对6点均布加载条件下钢管混凝土圆弧拱跨中位置处位移和拱脚不同滑移量的监测,以及对钢管外壁和内部核心混凝土的应变、极限承载能力进行分析,同时通过内嵌一种无厚度黏聚力黏结单元的ABAQUS大型有限元软件建立混凝土损伤模型,对圆弧拱抗弯过程进行全过程仿真三维数值模拟分析,较为准确的展示钢管核心混凝土受压破坏过程。实验和模拟分析结果表明:与两端固定相比,钢管混凝土圆弧拱试件在拱脚滑移的过程中,由于受到拉压弯三重作用发生了破坏,核心混凝土产生裂缝,随着荷载继续增加,裂缝的存在导致混凝土体积膨胀,进而使钢管发生鼓包。在一定的拱脚滑移量范围内,跨中截面核心混凝土底部受拉顶部受压,试件跨中与拱脚的弯矩急剧增加,钢管混凝土圆弧拱的承载力随着拱脚滑移量的增加而降低。通过室内试验和数值模拟,以及现场监测的结果分析可知,圆弧拱跨中下降的位移与两侧滑移量呈两倍关系。达到极限荷载后,圆弧拱试件中钢管对混凝土的套箍作用失效。     

钢管混凝土拱肋极限承载力参数分析

为探索不同参数对结构非线性性能与极限承载力的影响,分别对哑铃型钢管混凝土拱肋和单圆管拱肋进行了非线性极限承载力参数分析。分析的参数主要有矢跨比、长细比、含钢率、拱肋截面形式、拱轴线形。结果表明:哑铃型拱肋与单圆管拱肋在受力性能方面有很高的相似性,与单圆管拱肋相比哑铃型拱具有更高的极限承载能力和更好的荷载适应能力。     

井壁曲钢管混凝土短柱承载力试验

对曲钢管混凝土柱与直钢管混凝土短柱应力一应变关系进行了分析,对钢管混凝土构件承载力计算公式进行了试验验证,试验得到的荷载一变形曲线与典型的荷载一变形曲线相吻合;并用钢管混凝土承载力公式对曲钢管混凝土短柱进行了承载力计算,发现其结果是偏于安全的.