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.     

圆CFRP—钢管混凝土偏压构件荷载—变形关系分析

目的 深入了解圆CFRP-钢管混凝土偏压构件的静力性能.方法 以试验研究为基础,依据圆CFRP-钢管约束混凝土在轴压力作用下的应力-应变关系,采用纤维模型法模拟圆CFRP-钢管混凝土偏压构件的荷载-变形关系;分析了长径比和偏心率对圆CFRP-钢管混凝土偏压构件力学性能的影响.结果 圆CFRP-钢管混凝土偏压构件荷载-变形关系曲线可以分为三个阶段:弹性阶段、弹塑性阶段和软化阶段.结论 计算值与试验值吻合良好且偏于安全.     

高温后方钢管混凝土双向偏压构件试验

为了更好地对高温作用后钢管混凝土的残余力学性能进行评估(特别是双向偏心构件的力学性能),为制订火灾作用后钢管混凝土的残余力学性能鉴定标准积累素材.笔者对恒高温作用后方钢管混凝土双向偏压构件的力学性能进行了15个试件的试验研究,设计了专用的双向偏心受压加载装置,并对影响构件残余力学性能的因素进行了试验分析.研究发现,高温后方钢管混凝土双向偏压构件仍有较高承载力,较好的延性,影响承载力的主要因素是温度.     

考虑扭转的矩形钢管混凝土双向偏压构件静力性能

在纤维模型法基础上,建立了能够考虑矩形钢管混凝土双向偏压构件截面变形轴扭转的计算方法,编制了非线性分析程序RA,分析了双向偏心荷载对矩形钢管混凝土轴向承载力及跨中截面变形轴扭转的影响.结果表明:程序计算结果与试验结果吻合良好;由欧洲规范4和我国规范计算矩形钢管混凝土双向偏压构件的轴向承载力(Nu)偏高于试验结果;双向偏心荷载严重降低了矩形钢管混凝土构件的轴向承载力.     

圆截面CFRP-钢管混凝土柱的偏压试验

目的了解圆截面CFRP-钢管混凝土偏压柱的静力性能,分析长径比和偏心率对该类构件极限承载力的影响.方法对12根圆截面CFRP-钢管混凝土偏压柱开展静力试验并对实验结果进行理论分析.结果得到圆CFRP-钢管混凝土偏压柱的荷载-柱中挠度关系曲线,该曲线可以划分为以下几个阶段：弹性阶段,弹塑性阶段,塑性阶段和下降段.结论CFRP-钢管混凝土偏压柱的延性性能要好于FRP筒内填混凝土偏压柱.在其他参数相同的条件下,随着偏心率的增加,试件极限承载力降低,随着长径比的增加,试件极限承载力降低.     

钢管再生混凝土受弯构件有限元分析

目的建立再生混凝土塑性损伤模型,对已有试验进行模拟,以验证其本构关系及有限元分析的正确性．方法通过有限元软件ABAQUS建立模型,对三组圆钢管再生混凝土和三组方钢管再生混凝土梁进行有限元分析,研究不同取代率下钢管混凝土梁的受力特性．结果不同再生混凝土取代率对方钢管受弯构件影响较大,而对圆钢管构件影响较小．圆钢管再生混凝土构件受力特性和普通混凝土构件差异不大,故在不同取代率下的计算方法可同普通圆钢管混凝土一样,而对于方钢管再生混凝土则需要根据混凝土约束系数进行修正．结论模拟所得梁跨中弯矩一应变曲线和试验结果吻合较好。证明了模型的正确性．     

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。     

高温后方钢管混凝土双向压弯构件的承载力计算方法

目的评估高温作用后钢管混凝土双向压弯构件的残余承载力.方法对高温作用后方钢管混凝土双向偏压构件进行了数值计算、试验研究和理论分析.结合16个方钢管混凝土柱高温后双向偏压承载力的试验研究,对数值计算程序进行了验证,在试验数据和数值计算基础上,分析高温作用后方钢管混凝土双向压弯构件的承载力损伤系数kr的主要影响因素.结果经回归分析得到kr表达式,将kr与常温下计算公式相结合,得到高温后钢管混凝土双向压弯构件残余承载力的简化计算方法.将简化计算值与试验结果、数值计算进行比较发现三者吻合较好.结论笔者提出的简化计算方法是有效的,可为灾后钢管混凝土的损伤评估及修复加固提供技术支持.     

钢管钢骨高强混凝土偏压承载力非线性分析

目的 研究钢管钢骨高强混凝土偏压构件的静力性能.方法 采用纤维模型法模拟组合柱的荷载-变形关系,分析长细比、偏心距、配骨指标和套箍指标对组合柱力学性能的影响.结果 确定了钢管钢骨高强混凝土偏压非线性分析程序;荷载-变形曲线可以分为弹性、弹塑性和塑性三个阶段,长细比、偏心距对极限荷载的影响较显著,配骨指标的增加改善了构件的延性.结论 纤维模型法计算结果与试验结果吻合较好,计算程序的确定促进了其在工程实践中的应用.     

方钢管再生混凝土短柱轴压承载力有限元分析

利用有限元软件ABAQUS对方钢管再生混凝土短柱轴压承载力进行非线性分析,建立了适用于有限元分析的钢管和再生混凝土本构关系模型;利用极限平衡法推导方钢管再生混凝土短柱轴压承载力计算公式函数类型;利用计算结果拟合出方钢管再生混凝土短柱轴压承载力的计算公式。研究结果表明：所提出的材料本构关系模型可以较好地满足对方钢管再生混凝土短柱轴压承载力进行模拟分析的要求,通过模拟获得的计算结果与相关试验结果差异较小,所建立的方钢管再生混凝土短柱轴压承载力计算公式能够较准确地计算构件极限承载力。     

锈蚀钢筋混凝土压弯构件性能退化试验研究

采用人工气候环境加速锈蚀方法,研究了不同偏心距的锈蚀钢筋混凝土压弯构件破坏形态、延性、承载力及其结构性能退化机理,并针对不同锈蚀程度的大、小偏压构件的荷载-挠度关系、荷载-纵向压缩变形及偏压构件的承载能力进行了相应分析.结果表明:钢筋锈蚀会引起钢筋力学性能下降、混凝土保护层锈胀开裂、黏结锚固性能退化及箍筋的锈蚀程度比纵筋严重等,从而导致压弯构件的破坏形态发生变化;受拉钢筋达到屈服后,受压区混凝土很快达到极限压应变,锈蚀构件的延性性能明显降低,脆性性能则明显增加.在试验结果分析基础上,建立了与纵向锈胀裂缝宽度相关的锈蚀压弯构件侧向挠度、开裂荷载及极限荷载的预计模型,为老化混凝土结构检测加固设计时提供应用参考.     

T形钢管再生混凝土柱抗震性能有限元分析

以截面肢长、再生粗骨料取代率、钢管壁厚和轴压比为基本参数,采用大型通用有限元分析软件ABAQUS,对两种不同肢长的T形钢管混凝土柱模型在低周反复加载下的荷载-位移滞回曲线进行模拟计算,获得T形钢管再生混凝土柱在水平地震荷载作用下的滞回性能、变形能力和耗能能力,从而比较两种不同截面肢长T形钢管再生混凝土柱的抗震性能.相比于普通混凝土构件,再生混凝土构件表现出更好的变形能力和耗能能力.     

待发论文摘要 恒高温作用后方钢管混凝土轴压力学性能和承载力研究

摘 要：在确定了组成方形截面钢管混凝土 (以下简称方钢管混凝土 )的钢材和核心混凝土恒高温作用后应力－应变关系模型的基础上,利用数值分析方法计算出方钢管混凝土轴压荷载－变形全过程关系曲线。以温度 T为基本参数进行了 10个试件的试验研究,理论分析结果和试验结果符合良好。为方便实际工程参考使用,在参数分析的基础上,提供了强度承载力指标和弹性模量等力学指标的简化计算公式。 待发论文摘要 恒高温作用后方钢管混凝土轴压力学性能和承载力研究     

钢管混凝土加固锈蚀损伤柱偏压性能数值计算分析

采用电化学加速锈蚀方法获取20个不同锈蚀损伤柱,并利用钢管混凝土加固法对其中13个锈蚀损伤柱进行加固。通过偏心受压试验,获得了锈蚀柱和加固柱的破坏形态、承载力和荷载-挠度变形曲线。在试验研究基础上,建立了钢管混凝土加固锈蚀钢筋混凝土（reinforced concrete,RC)柱偏压性能有限元模型,并将有限元计算结果与试验结果进行了对比分析。结果表明,所建的有限元模型能够准确模拟出加固柱的破坏形态,加固柱承载力试验值与计算值之比的均值为0.956、标准差为0.031、变异系数为0.032,所建有限元模型可以较为准确地计算钢管混凝土加固锈蚀RC柱的偏压性能。利用该模型对加载过程中加固柱各部分的应力分布、发展情况、偏心距的影响以及钢管对受压弯曲内侧和外侧混凝土的约束作用进行了详细分析,进一步揭示了加固柱的受力机理。     

钢管初应力对方钢管混凝土力学性能影响的试验研究

通过14个方钢管混凝土力学性能试验结果,对无初应力和有初应力构件的荷载-挠度关系曲线、荷载-纵向拉应变和压应变的关系曲线进行了对比分析.得到有初应力时对方钢管混凝土力学性能的影响,可供设计时参考.     

基于组合单元的圆钢管混凝土结构非线性分析

基于圆钢管混凝土组合截面轴力-应变关系和轴力一弯矩一曲率关系实用计算方法,采用U.L列式单元增量平衡方程,引入平面梁单元非线性分析方法,建立了钢管混凝土结构组合单元法非线性有限元分析理论.编制了相应的非线性有限元程序,对已有钢管混凝土结构的面内受力,如钢管混凝土偏压柱、不等端弯矩钢管混凝土偏压柱、钢管混凝土压弯构件和钢管混凝土模型拱肋等进行双重非线性有限元分析,与基于钢管混凝土拉压数值本构模型的分层梁单元非线性分析理论比较.结果表明,两种分析方法的载荷一变形曲线和极限承载力都很接近试验结果,与分层法相比,组合单元法直接根据杆端力求解截面刚度,不用分层计算截面刚度,加快了计算速度.     

内置CFRP圆管方钢管高强混凝土纯弯构件力学性能的试验

目的了解内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土纯弯构件的静力性能,研究不同CFRP配置率和含钢率对纯弯构件的承载能力的影响．方法对5个内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土纯弯构件和3个方钢管高强混凝土纯弯构件进行静力试验,分析试验结果,绘制荷载-跨中挠度曲线,钢管碳纤维P-ε曲线．结果受弯构件内置了CFRP圆管约束内部核心混凝土后,有效地改善了该构件的力学性能（承载力提高率可提高10％左右、延性提高5％-12％）;试件的荷载跨中挠度全过程曲线可分为弹性阶段、弹塑性阶段、强化段．结论内置CFRP圆管可有效地改善方钢管高强混凝土纯弯构件的力学性能．     

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。     

CFRP增强圆钢管混凝土受弯构件试验

目的了解圆截面CFRP-钢管混凝土受弯构件的静力性能，分析荷载-跨中挠度曲线特性以及纵向CFRP层数对该类构件极限承载力的影响．方法对8根圆截面CFRP-钢管混凝土受弯构件以及用于对比的2根圆截面钢管混凝土受弯构件开展静力试验并分析试验结果．结果对于仅缠绕1层环向CFRP的圆CFRP-钢管混凝土受弯试件，其荷载一跨中挠度曲线类似于对应的圆钢管混凝土受弯构件的曲线；对于包裹纵向CFRP的构件，其荷载一跨中挠度曲线可以划分为以下几个阶段：弹性阶段．弹塑性阶段和下降段．结论在本文试件参数范围内，仅环向缠绕1层CFRP对圆钢管混凝土受弯构件的承载力并无显著影响；圆CFRP-钢管混凝土受弯构件的延性性能要好于圆截面FRP筒内填混凝土受弯构件．     

徐变对空心钢管混凝土轴压稳定承载力的影响

为了得到核心混凝土徐变对空心钢管混凝土轴心受力构件承载力性能的影响,从材料模量变化对承载力的影响角度,利用推导出的空心钢管混凝土临界承载力公式并结合有限元程序计算出空心钢管混凝土构件中素混凝土自由徐变量、核心混凝土卸载徐变及构件纵向徐变量,根据将钢与混凝土两种材料在徐变发生后的切线模量改变,计算出徐变后构件稳定承载力下降率.分析表明:空心率越大、钢管的钢材级别越高,徐变对整体构件的承载力影响越少;而恒载占设计荷载的比例越大时,徐变对整体构件的承载力影响越大.当空心钢管混凝土轴压心受压构件承受永久荷载引起的轴心压力占全部轴心力30%及以上时,应将构件承载力乘以徐变折减系数.