截面长宽比对矩形钢管高强混凝土轴压构件的影响

基于21根轴压短柱和6根轴压中长柱的实验结果,分析了截面长宽比在1.0～1.6的范围内变化时对构件力学性能的影响.从实验结果中可以看出,截面长宽比对轴压构件极限承载力和弹性阶段刚度的影响很小,可以忽略不计.轴压短柱的实验结果表明,含钢率较高时,在达到极限承载力之前,矩形截面长边的纵向应力-应变关系曲线及纵向应力-横向应变关系曲线与短边的基本重合,截面长宽比越大构件的延性越差;含钢率较小时,构件在达到极限承载力之前就表现出剪切形破坏的趋势,截面长宽比越大越容易发生局部失稳现象.截面长宽比对轴压构件荷载,跨中挠度曲线和相对跨中挠度的影响不大.     

矩形钢管混凝土构件压扭和弯扭受力下的力学性能

为研究矩形截面钢管混凝土构件压扭和弯扭的力学性能,使用ABAQUS有限元分析软件建立构件力学模型,计算20个圆形和方形截面的钢管混凝土构件压扭和弯扭的数据,并将其与实验结果进行比较。利用典型算例分析材料参数、几何参数和加载参数对矩形钢管混凝土构件压扭、弯扭力学性能的影响。结果表明：在材料参数和几何参数条件相同的情况下,轴压比和弯矩比的增加都会使构件极限承载力降低;在几何参数和加载参数条件相同的情况下,钢材强度和截面含钢率的提高可以增加压扭与弯扭构件的极限承载力;在材料参数和加载参数条件相同的情况下,长细比影响压扭构件稳定性,对细长构件极限承载力影响较大。最后,依据相关分析,给出矩形钢管混凝土构件压扭和弯扭极限承载力的简化计算公式。     

冷弯薄壁方钢管混凝土柱的非线性有限元分析

为了研究设肋方式、钢管厚度、钢材强度和混凝土强度对冷弯薄壁方钢管混凝土组合柱力学性能的影响,本文采用ABAQUS有限元程序,对冷弯薄壁方钢管混凝土组合柱进行非线性有限元分析,计算和分析了冷弯薄壁方形钢管混凝土组合柱轴压时的荷载-变形全过程关系曲线。给出了有限元计算中钢材和混凝土本构关系模型、钢管及其核心混凝土之间界面模型等确定方法,分析在轴压作用下四种不同截面形式的冷弯薄壁方钢管混凝土组合柱的力学性能和破坏模态,理论计算结果与试验结果吻合较好。研究表明,设肋能有效改善冷弯薄壁方钢管混凝土组合柱的力学性能,与不带肋截面钢管混凝土构件相比,四边肋截面钢管混凝土构件的轴压承载力提高了9.4%~14.8%,十字肋截面钢管混凝土构件提高了18.7%~39.9%,而空钢管构件降低了65.3%~89.7%。同时,混凝土强度和钢管厚度对冷弯薄壁方钢管混凝土柱的轴压承载力影响较大。     

矩形钢管高强混凝土双向压弯构件截面强度

针对实际工程中方形和矩形钢管高强混凝土双向压弯构件受力时的两种典型加载路径,编制了非线性数值计算程序,对双向压弯构件截面进行了分析,材料本构关系以方形、矩形钢管高强混凝土轴压短柱试验为基础,并考虑了材料加卸载作用的影响.利用所编制的程序,分析了两种典型加载路径下双向压弯构件截面的荷载-变形关系全过程曲线,同时分析了残余应力对截面的荷载-变形关系全过程曲线的影响,讨论了截面长宽比、钢材屈服强度、混凝土强度、含钢率、加载路径及加载角度等参数对截面强度承载力的影响.最后给出了方形和矩形钢管高强混凝土双向压弯构件截面的三维强度承载力相关关系及其简化计算公式,并将简化计算公式计算结果与程序计算结果行了比较,两者吻合较好.     

矩形钢管混凝土短柱受压承载力计算

在实验基础上，比较了矩形钢管混凝土轴心受压和偏心受压构件应用方钢管混凝土构件在GJB(2000)中轴压和压弯构件承载力的计算公式的差异；提出了在方钢管混凝土轴压承载力计算公式基础上的修正公式，即将原公式中的约束效应系数考虑截面长宽比的影响后乘以折减系数0．9．修正公式可供矩形钢管混凝土轴心受压柱参考．     

圆钢加固钢管混凝土偏压构件弯曲性能提升机制

为探索拱腹焊接圆钢对钢管混凝土偏压构件弯曲性能的提升机制,在ABAQUS软件中建立了圆钢加固钢管混凝土梁数值模型,并采用试验数据验证了模型的合理性。通过分析圆钢加固钢管混凝土偏压构件的弯矩-挠度曲线、弯矩-纵向应变曲线、环向应变曲线、约束指数和中性轴偏移规律,揭示了焊接圆钢对钢管混凝土偏压构件弯曲性能的提升机制。进一步,分析了圆钢直径以及构件长细比对圆钢加固钢管混凝土偏压构件弯曲性能的影响规律。结果表明：焊接圆钢可以降低截面中性轴的位置,增大受压侧钢管环向应变,从而提高了受压区混凝土面积,增强了受压侧钢管对混凝土的约束作用,进一步提升钢管混凝土偏压构件的抗弯承载力和弯曲刚度,并且圆钢直径越大提升幅度越高;圆钢加固钢管混凝土偏压构件的极限弯矩随着轴压比的增加而减小,减小的幅度随着圆钢直径和构件长细比的增加而增大,焊接圆钢提升大长细比偏压构件弯曲性能的效果更好,且对大长细比构件弯曲性能的提升效果随着轴压比的增加而增大。     

方形、矩形钢管高强混凝土双向压弯构件承载力的研究

首先分析了双向压弯构件截面上所存在的几种荷载施加路径,然后针对实际工程中存在的两种典型加载路径,以方形、矩形钢管高强混凝土轴压短柱试验为基础并考虑材料受加卸载作用的影响,编制了非线性数值计算程序,对方形、矩形钢管高强混凝土双向压弯构件的截面强度承载力和构件在弯曲轴平面内的稳定承载力进行较为详细的研究.最后给出了方形及矩形钢管高强混凝土双向压弯构件的强度承载力和在弯曲轴平面内的稳定承载力相关关系,并分析了两种典型加载路径和加载角度对强度和稳定承载力的影响.     

CFST柱和RC柱偏压性能比较

为了研究钢管混凝土柱在偏压荷载下的力学性能,对已有的偏压荷载钢管混凝土柱进行了有限元模拟,并与试验结果进行了比较.在此基础上,分别模拟了同等条件下钢管混凝土柱和钢筋混凝土柱的受力性能,对比分析了它们的破坏形态、承载力、挠度变形等力学性能.研究结果表明:相同条件下,钢管混凝土柱比钢筋混凝土柱更具有延性,钢管混凝土柱轴力比钢筋混凝土柱高约25%,弯矩高约40%;最大荷载时,钢管混凝土柱跨中截面的挠度为钢筋混凝土柱的1.67倍,极限荷载时为2.30倍;钢管混凝土柱和钢筋混凝土柱承载力随着偏心率的增大而减小,与构件性质无关.长细比对构件破坏性质有明显影响.     

低周反复荷载下异形钢管混凝土柱力学性能有限元分析

为了研究低周反复荷载下异形钢管混凝土柱的力学性能,以试验研究为基础,在参考常用的方钢管混凝土柱核心混凝土本构关系的基础上,提出了适用于L形钢管混凝土柱核心混凝土在低周反复荷载作用下的应力-应变关系,采用有限元程序Opensees,模拟了低周反复荷载下L形钢管混凝土柱的荷载-水平位移(p-Δ)关系曲线;分析了L形钢管混凝土柱抗震性能的影响因素.结果表明:计算结果与试验结果吻合较好;轴压比是构件骨架曲线的主要影响因素,随着轴压比的增大,试件的刚度逐渐变小,水平极限承载力变小,曲线将会出现下降段,且下降幅度有增大的趋势;截面宽厚比D/t和截面长宽比D/B对构件骨架曲线的影响相似,总体上对荷载-位移骨架曲线的形状影响很小,主要表现在对水平承载力大小的影响.     

内置钢骨的L形截面钢管混凝土中长柱轴心受压试验研究

内置钢骨的组合异形截面钢管混凝土柱是一种新型重载组合柱,为了解此类构件的轴压稳定力学性能,以内置钢骨的L形截面钢管混凝土柱为研究对象,考虑配箍率、配骨率和长细比等参数的影响,进行了17个试件轴压试验。分析试件的受力过程,实测试件的荷载-平均纵向应变曲线（N-εl）,荷载-挠度曲线(N-δ)和极限抗压承载力,研究各参数对试件轴心受压力学性能的影响。试验结果表明：组合柱轴压变形为“S形”,主要破坏形态为柱端局部屈曲破坏;随着长细比增加,试件极限承载力逐渐减小,配箍率和配骨率是决定试件极限承载力的关键因素;参考国内外相关规范的计算条文,提出内置钢骨的L形截面钢管混凝土柱轴心受压稳定性承载力的实用计算公式,计算结果与试验吻合良好。     

钢管钢骨高强混凝土压弯柱全过程分析

为了研究钢管钢骨高强混凝土组合柱的压弯性能,采用试验和非线性全程分析的计算程序,对工字形钢骨的钢管钢骨高强混凝土组合构件进行研究．试验主要参数为轴压比(n=05～085)和钢骨的不同加载方向(强轴和弱轴)．研究结果表明:荷载-挠度典型曲线表现为弹性、弹塑性和破坏的三阶段特征;承载力随轴压比的增加而减小,随截面惯性矩的增加而呈现非线性增长;峰值点挠度随轴压比和加载方向的不同没有明显变化;组合柱符合平截面假定,挠度曲线符合正弦半波分布．纤维模型法编制的非线性分析程序与试验结果吻合较好,并采用此程序系统地分析了轴压比、长细比和混凝土强度等参数对压弯构件荷载-变形曲线全过程的影响．     

FRP-钢夹层复合管混凝土桥墩轴压承载力试验

为改善现有钢管混凝土不耐腐蚀以及FRP约束钢管混凝土施工复杂的缺点,提出一种新型组合构件:FRP-钢夹层复合管混凝土.为探究其受力性能,进行了FRP-钢夹层复合管混凝土柱式桥墩轴压试验研究,并与FRP约束钢管混凝土以及钢管混凝土进行对比,分析3种结构形式的受力性能和破坏模式.试验结果表明:钢管混凝土短柱因含钢率较低而发生剪切破坏,而FRP-钢夹层复合管混凝土短柱与FRP约束钢管混凝土短柱由于外部FRP的附加约束作用均产生腰鼓型破坏; FRP约束钢管混凝土短柱树脂基体被挤压破碎,而FRP-钢夹层复合管混凝土短柱由于夹层的存在未发生树脂基体的挤压破碎;与FRP约束钢管混凝土短柱相比,由于夹层灌浆料的作用,FRP-钢夹层复合管混凝土短柱承载力提高35.3%,极限变形提高22.5%.此外,在现有钢管混凝土和FRP约束混凝土承载力计算公式基础上得到了FRP-钢夹层复合管混凝土短柱的承载力计算公式,计算结果与试验值吻合良好.     

碳纤维布加固钢筋混凝土短柱在反复荷载下的受力性能试验研究

对碳纤维布加固钢筋混凝土短柱在反复荷载作用下的受力性能进行了试验研究 ,探讨了轴压比、碳纤维加固量、配筋率和加载顺序对碳纤维布加固钢筋混凝土短柱的破坏特征、受力性能及破坏机理的影响 .试验表明 ,碳纤维布加固钢筋混凝土短柱具有良好的荷载—位移滞回性能 ,能有效提高钢筋混凝土短柱的抗震性能 .     

配筋圆钢管自密实混凝土柱抗震性能试验研究

通过7根配筋圆钢管自密实混凝土柱和1根圆钢管自密实混凝土对比柱的低周反复荷载试验,研究了纵筋配筋率、轴压比和钢管壁厚对配筋圆钢管自密实混凝土柱的承载力、延性、耗能能力和性能退化规律的影响。试验结果表明：配筋圆钢管自密实混凝土试件的滞回曲线饱满,表现出良好的抗震性能,在加载中后期,配筋试件的纵筋屈服,强度得到发挥,配筋圆钢管自密实混凝土试件的承载力和延性较普通圆钢管自密实混凝土试件均有不同程度提高,同时,耗能性能提高,且纵筋配筋率越大,配筋圆钢管自密实混凝土试件的承载力和延性也越大。轴压比和钢管壁厚对配筋圆钢管自密实混凝土柱抗震性能的影响规律与普通圆钢管混凝土柱相同。     

高强钢筋高强混凝土柱恢复力模型

目的 为了进行非线性有限元分析并验证构件的抗震效果，提出配有高强钢筋的高强混凝土柱的恢复力模型．方法 根据混凝土构件恢复力模型的基本理论和确定方法，针对高强钢筋高强混凝土柱的特点。考虑其刚度退化和强度退化，采用基于截面条带法的数值分析方法．结果 配有高强钢筋的高强混凝土柱的恢复力特性不仅与钢筋和混凝土的材料性能有关，而且与配筋方式、数量和轴压比的诸多因素有关．结论 提出的恢复力模型-退化双线性模型的正确性得到了实验的验证．     

高強約束混凝土Z形柱的截面延性

利用編制的高強約束混凝土異形柱截面數值分析程序,通過對多種工況下高強約束混凝土Z形柱截面延性指標進行計算分析,對影響其截面延性的荷載角、軸壓比、混凝土強度、縱筋配筋率、箍筋配筋率和截面尺寸等多個因素進行了探討。研究結果表明:高強約束混凝土Z形柱截面延性的主要影響因素有(從大到小):荷載角、軸壓比、混凝土強度和箍筋配筋率;在此基礎上,擬合出高強約束混凝土Z形柱截面曲率延性與主要影響因素之間的計算公式,可為高強約束混凝土Z形柱截面延性計算提供參考依據。     

十字形钢骨混凝土异形柱轴心受压承载力研究

目的设计一种新型实腹式钢骨混凝土异形柱,进一步研究这种新型构件的承载能力,得到钢骨混凝土异形柱轴心受压承载力的计算公式.方法通过对3根十字形钢骨混凝土异形柱和1根钢筋混凝土异形柱的轴心受压承载力的试验研究,对不同含钢骨率及无钢骨构件的承载力进行了对比分析.结果随着含钢骨率的增大,构件的承载力及延性也相应增加;在轴心荷载的作用下,从开始加载到混凝土开裂直至试件达到极限荷载,型钢与混凝土能保持协同工作;提出了十字形钢骨混凝土异形柱轴心受压承载力的计算公式,理论计算值与试验结果吻合较好.结论钢骨混凝土异形柱与普通钢筋混凝土异形柱相比具有更高的承载力和更好的延性.这种新型实腹式钢骨混凝土异形柱可以在工程中推广使用.     

泡沫混凝土填充圆钢管的轴压力学性能

采用试验和有限元模拟方法,研究泡沫混凝土填充圆钢管构件在轴压荷载作用下的力学性能. 通过轴压试验,分析短柱构件的耗能能力和长柱构件的轴压承载力,短柱构件发生叠缩破坏变形模式,耗能能力随着泡沫混凝土密度的提高而显著增强,长柱构件发生整体失稳破坏,稳定承载力随着泡沫混凝土密度的增大而增大. 基于ABAQUS的Explicit求解器,建立泡沫混凝土填充圆钢管构件的数值模型,获得的模拟结果与试验结果吻合良好. 开展参数分析,讨论径厚比、长细比及填充泡沫混凝土密度等因素对长柱构件承载能力的影响. 研究结果表明：长柱构件的稳定承载力随着长细比和径厚比的增大而减小,随着填充的泡沫混凝土密度的增大而增大. 基于Perry-Robertson公式,推导了泡沫混凝土填充圆钢管长柱构件的稳定承载力公式. 预测结果表明,该公式能够很好地预测长柱构件的稳定承载力.     

复合钢管混凝土轴压柱承载机理分析

基于混凝土的塑性损伤模型对外方内圆型复合钢管混凝土柱轴压试件的承载机理进行研究,对比了复合钢管混凝土柱和单钢管混凝土柱在加载过程中横截面上混凝土的纵向应力分布规律,揭示了该组合构件的承载机理:复合钢管混凝土柱中核心混凝土受到内外层钢管的双重约束作用,因此,核心混凝土的轴向应力比单钢管混凝土柱的纵向应力大,极限承载力也随之增大;但夹层混凝土的纵向应力与单管混凝土纵向应力两者相差不大;在此基础上分析钢管壁厚及混凝土强度等级等参数对复合柱力学性能的影响.