薄壁钢约束方木柱轴心抗压性能有限元模拟

为探究合理有效薄壁钢约束方木柱轴心受压有限元分析模型,以及预应力对该薄壁钢约束方木柱轴心受压性能的影响;采用ABAQUS有限元软件建立了薄壁钢约束方木柱模型,采用"静摩擦-动摩擦指数衰减"接触模拟了薄壁钢与方木柱的相互作用,采用自定义场输出转换器单元实施了预应力的施加.基于合理有效有限元分析模型,进行预应力度k(钢材表面拉应力σcon与钢材屈服强度fy比值)=0、0.1、0.15、0.2和0.25对薄壁钢约束方木柱轴心抗压性能影响分析.分析结果表明,数值模拟结果与试验结果吻合良好,k=0相较于k≠0的试件屈服荷载、极限荷载和残余强度都更低,且更早进入塑性阶段,残余强度随着k的增加而下降;但k并非越大越好,过大的k会造成钢材部分区域屈服,削弱主动围压的效果;由于预应力的存在,预应力薄壁钢约束方木柱具有更好的承载力性能和延性.     

预应力薄壁钢约束圆木柱轴心受压性能分析

为探索出性能更为优越的钢木组合柱,对薄壁圆钢筒施加预应力以形成主动围压,并设定预留量制作了预应力薄壁钢约束圆木柱试件,进行了其轴心受压性能试验,明确了其破坏过程和失效模式;整理获得了荷载-位移关系曲线和荷载-应变关系曲线,以及初始刚度、残余承载比和耗能等轴心受压性能指标,进行了轴心受压性能分析。同时,采用ABAQUS有限元软件开展了预应力薄壁钢约束圆木柱轴心受压试验的数值模拟分析,并提出了其轴心受压极限承载力计算公式。结果表明,预应力薄壁钢约束圆木柱受预留量、螺栓间距、薄壁钢厚度和长细比的影响,表现出四种不同破坏模式;考虑木材和钢材弹性模量差异大而设定一定的预留量,并采用合适薄壁钢厚度、螺栓间距和长细比,预应力薄壁钢约束圆木柱具有较好的轴心受压承载力、初始刚度、残余承载力和耗能等优越轴心受压性能。所建立的预应力薄壁钢约束圆木柱轴心受压有限元模型与轴心受压极限承载力计算公式计算结果与试验结果吻合良好,可用于相应的受力计算分析。     

碳纤维布加固木柱的轴心受压试验研究

通过2根短木柱与12根碳纤维加固短木柱的轴心受压试验,研究碳纤维布加固木柱的破坏特征、受力性能及承载力计算方法。试验结果表明,采取碳纤维布加固木柱,其承载力得到大幅度的提高,延性得到显著的改善。文中就碳纤维布加固木柱提出了相应的设计建议,可供工程实践参考。     

嵌入式CFRP筋加固圆木柱轴心抗压性能试验

为研究不同规格的嵌入式碳纤维增强复合材料(CFRP)筋加固圆木柱的破坏形态、轴心抗压承载力、荷载-应变关系,共进行了12根试件的抗压性能试验,包括4根未加固柱、4根内嵌Φ6 mmCFRP筋材的加固柱、4根内嵌Φ8 mm CFRP筋材的加固柱,其中松木和杉木各占一半.基于试验数据回归,提出了嵌入式CFRP筋加固圆木柱轴心抗压承载力的计算公式.试验结果表明:采用嵌入式CFRP筋加固后,圆木柱的轴心抗压承载力有不同程度的提高,提高幅度为6.2％～26.9％(松木)和26.4％～47.1％(杉木);其峰值压应变也有较小幅度的提高,荷载-纵向压应变曲线基本上呈直线,后期的塑性变形较小.     

FRP-混凝土-钢双壁空心管短柱轴心抗压试验研究

为研究FRP-混凝土-钢双壁空心管短柱的轴压性能,完成了3个圆钢管短柱和10个双壁空心管短柱试件的轴心抗压试验。结果表明:双壁空心管短柱内层钢管受到管内混凝土的径向压力,屈曲被延迟;管内混凝土受到外层FRP管和内层钢管的共同约束;试件具有良好的延性。在轴压力作用下,圆钢管短柱的破坏形态与其径厚比有关。双壁空心管短柱在轴压作用下有3种破坏形态:FRP管的纤维拉断,FRP管的纤维拉断和钢管压屈,整体压屈。破坏形态主要与钢管径厚比、空心率、FRP管的约束程度有关。通过分析本文和国内外相关试验结果,提出了双壁空心管内混凝土受压应力-应变关系模型的3种类型及模型参数的计算公式。模型考虑空心率、内层钢管径厚比、外层FRP管约束程度、FRP层合结构和加载方式的影响,与试验结果符合较好。     

薄壁方钢管/竹胶合板组合空芯柱偏心抗压试验研究

对9根薄壁方钢管/竹胶合板组合空芯柱(SBCC)进行了偏心抗压试验,考察了SBCC受压破坏形态,分析了SBCC长细比、偏心距、空心率和净横截面面积对其极限承载力的影响,建立了SBCC极限承载力计算模型.结果表明:SBCC受压破坏形态主要包括柱端部不同基体胶合面开胶和竹胶合板材料开裂破坏、柱身中部受拉侧不同基体胶合面开胶和抗压侧竹胶合板材料压屈破坏、柱整体开胶破坏.SBCC极限承载力随其净横截面面积增大而提高,随其长细比、偏心距和空心率的增大而降低.所建立的SBCC极限承载力计算模型可为其工程应用提供参考.     

预应力轴心受拉钢构件高温性能试验及理论研究

进行了3根预应力轴心受拉钢构件高温试验研究。试验结果表明,高温下预应力轴心受拉构件中内置拉索和钢管所承受荷载比例随温度的变化而不断变化。升温初期拉索张力随温度升高不断增大,预应力轴心受拉钢构件轴向位移平稳发展,在达到峰值后,拉索张力随升温时间的延长而不断降低。在临界状态下,轴向位移增长很快, 预应力受拉构件中拉索均被拉断,外部钢管发生不同程度的颈缩现象。在试验结果的基础上,建立了预应力轴心受拉钢构件的有限元分析模型,得到了高温作用下预应力轴心拉杆中拉索张力和预应力钢杆轴向位移的时程全曲线。参数分析的结果表明：在其他条件相同时,预应力轴心受拉钢构件失效时的临界温度随着荷载比的增加而降低;当预应力比小于08时,预应力比对预应力轴心受拉钢构件失效时的临界温度的影响较小,当预应力比等于08时,预应力轴心受拉钢构件失效时的临界温度显著的提高;在其他条件相同时,预应力轴心受拉钢构件失效的临界温度随约束刚度比的增大而增大。最后对高温下预应力轴心受拉钢构件进行了理论分析,推导出预应力轴心受拉钢构件高温下差分计算方法,并以此为基础编写程序。通过计算结果与试验结果的对比,证明了差分计算方法的正确性。     

内嵌碳纤维板加固圆木柱轴心抗压性能试验研究

通过轴心抗压性能试验,研究不同尺寸的内嵌碳纤维板加固圆木柱(松木或杉木)的破坏形式、轴心抗压强度、荷载-应变曲线。结果表明:用内嵌碳纤维板加固后,圆木柱的轴心抗压强度有了不同程度的提高,提高幅度为6.9%～24.1%(松木)和24.1%～63.2%(杉木)。基于试验数据回归,提出内嵌碳纤维板加固圆木柱轴心抗压承载力的计算公式。     

碳-芳混杂纤维布加固木柱轴心抗压性能试验研究

通过碳-芳混杂纤维布加固圆木柱(杉木和松木)的轴心抗压性能试验,研究了不同层数的碳-芳混杂纤维布加固圆木柱的破坏形式、轴心抗压强度、峰值压应变和荷载-应变曲线.结果表明:用碳-芳混杂纤维布加固后,圆木柱的轴心抗压强度和峰值压应变有了明显的提高,轴心抗压强度提高幅度约为6.6%～16.8%(松木)和5.0%～16.9%(...     

BFRP加固新疆杨木柱的抗压试验研究

本文通过14根矩形截面新疆杨木柱的抗压试验,主要研究了BFRP的粘贴层数(一层、两层)和粘贴方式(满贴和间隔贴)对木柱极限承载力、纵向位移和横向挠度等性能指标的影响。结果表明:对新疆杨木柱进行BFRP加固可以提高木柱的极限承载力和纵向延性,其中承载力提高幅度12.1%~94.3%。     

预应力钢-木组合圆形柱轴心受压力学性能研究

为改善纯木柱承载力较低、易发生脆性破坏和延性较差等缺点,提出一种预应力钢-木组合圆形柱,并对这种构件进行了轴心受压试验,获得了各个试件的破坏形态、破坏模式、延性指标、荷载-位移曲线和荷载-应变曲线。结果表明,相较于薄壁钢筒和纯木柱极限荷载(P_max)的总和,预应力钢-木组合圆形柱和CFRP布包裹预应力钢-木组合圆形柱分别提高了16.12%和24.49%;与纯木柱相比,延性指标（DI）分别提高了268.73%和340%。采用ABAQUS有限元分析软件建立了预应力钢-木组合圆形柱模型,并通过位移加载的方式得到了试件的荷载-位移曲线,与试验结果吻合良好。有限元分析结果表明,当环向预应力与钢材屈服强度的比值为0.1,0.2和0.3时,试件的P_max提升明显;当环向预应力达到钢材屈服强度的40%时,试件的P_max减小,但仍然大于未施加预应力的试件。约束效应系数λ随CFRP布的使用和预应力的增加而增加。     

预制圆孔板剪力墙轴心抗压试验与分析

通过两个预制圆孔板剪力墙试件的轴心抗压试验,结果表明：其破坏形态为压坏,受压承载力很大,平面外位移小,不会发生失稳破坏。采用混凝土结构设计规范的公式计算试件的正截面受压承载力,计算结果与试验结果符合较好。最后进行了非线性有限元分析,进一步为预制圆孔板剪力墙装配整体式住宅建筑体系的推广应用提供理论依据。     

长细比对冷弯薄壁方钢管柱轴心受压承载性能影响的研究

以某实际冷弯薄壁型钢结构中的冷弯薄壁方钢管柱为例,针对其不同长细比下的轴心受压承载性能进行试验和有限元模拟研究.结果表明:1)有限元模拟与试验结果吻合较好,选择合理的数值模型可以较好地模拟此类方钢管柱在不同长细比下的轴心受压承载性能;2)此类型方钢管柱长细比小于等于30时,柱极限承载力变化很小,此时柱的破坏由材料的强度...     

碳纤维布加固木柱轴压性能试验研究

采用CFRP布作为加固材料,对8根木柱进行了轴心抗压试验,分析了木柱加固前后的力学性能,包括木柱的破坏形态、木柱和碳纤维布的荷载-应变关系以及加固柱极限承载力提高情况,并分析了加固柱极限承载力的影响因素。由试验结果可以看出,木柱的破坏形态多样,最容易在有缺陷的部位发生局部破坏;经碳纤维布环箍约束后,木柱抗压强度有明显的提高,提高幅度约在10%~20%之间;木材自身强度、木柱的缺陷、受力方式、碳纤维布间距及碳纤维布层数对加固柱极限承载力均有影响。     

薄壁钢管混凝土柱轴心受压承载力的试验研究

进行了8根圆形薄壁钢管混凝土柱轴心受压承载力的试验研究,对试验现象、破坏形态作了描述,探讨了径厚比、长径比和环箍等因素对圆形薄壁钢管混凝土柱轴心受压承载力的影响.     

碳纤维布加固木柱轴心抗压性能试验研究

采用碳纤维布,对8组木柱(短柱)构件进行环向粘贴碳纤维布加固。通过试验考察了碳纤维布加固对木柱轴心抗压极限承载能力的提高效果;分析了碳纤维布加固木柱的破坏形态及荷载应变关系;通过各组试件试验结果的对比分析了碳纤维布的用量、布置形式对提高轴心抗压承载力的影响。     

方木柱维修加固方法试验研究

木柱加固方法多种多样,近些年以纤维布复合材料加固较为普遍,但是破坏木结构的形貌,而且难以拆卸。笔者开发一种可逆的木柱加固方法,拟采用螺丝连接钢板或对穿螺栓连接钢板的方法加固方木柱,也设计了采用粘贴钢板的方法,以对比几种不同的加固方法的效果。通过对比加固前后的方木柱试件的抗压性能可以看出,螺丝连接钢板和对穿螺栓连接钢板加固木柱的方法未能明显提高木柱的承载力;模拟局部腐朽后采用同质顺纹木块螺丝连接钢板应急维修的研究表明,在螺丝间距有保证时该方法可迅速恢复方木柱的承载能力和变形能力;粘贴角钢并焊接缀条的方法能明显提高木柱的承载力和变形能力。     

钢管高强混凝土组合柱轴心抗压数值分析

为研究钢管高强混凝土组合柱的轴心抗压性能,利用高强混凝土和钢管混凝土本构关系,对组合柱轴心抗压受力全过程进行了数值计算,计算轴力-纵向应变曲线与试验结果吻合良好;并与钢筋混凝土柱进行了对比,定量分析了套箍指标、混凝土强度和配箍特征值对轴压承载力和纵向应变延性的影响.