圆端形钢管混凝土塔柱受力特征实测分析

介绍了某大型结构的圆端形钢管混凝土塔柱的实时应力监测方案,通过对监测数据的分析,初步了解了圆端形钢管混凝土组合结构在整个施工过程中的受力状态和受力特征,为今后形成圆端形钢管混凝土结构的设计提供了基础性数据依据。     

圆端形钢管微膨胀混凝土塔柱非线性接触分析

采用非线性有限元接触分析方法,选择恰当的单元,定义合适的实常数和关键字,模拟钢管与混凝土相互作用,对某斜拉桥圆端形钢管微膨胀混凝土双肢塔柱进行数值模拟分析。然后,结合应力监测试验数据,与接触分析结果进行对比,结果表明采用的有限元模型和接触分析方法是合理的,在施工阶段,圆端形钢管微膨胀混凝土双肢塔柱钢管对混凝土套箍作用不明显,圆端形截面中圆弧段与矩形段结合处为黏结作用的薄弱环节。     

微膨胀圆端形钢管混凝土力学性能研究

通过建立不同截面形式（圆端形双肢、圆端形单肢、矩形）的钢管混凝土塔柱模型,施加偏压荷载,比较其受力性能。通过应力云图和特征截面的应力数值,可以反映后湖大桥所采用圆端形钢管混凝土双塔柱受力性能的优越性。     

圆端形钢管混凝土构件弱轴抗弯性能研究

为研究圆端形钢管混凝土构件弱轴抗弯性能,利用有限元分析软件ABAQUS对其进行模拟,对其破坏模式、受弯全过程进行了分析,并基于大量的参数分析结果,提出了圆端形钢管混凝土弱轴受弯构件抗弯承载力计算公式。研究结果表明:圆端形钢管混凝土弱轴受弯构件抗弯承载力随钢管壁厚、钢材强度、高宽比的增加而提高,而混凝土强度的改变对其抗弯性能的影响较小。     

圆端形钢管混凝土构件纯弯力学性能

为研究圆端形钢管混凝土构件的纯弯力学性能,对4个构件进行了纯弯试验,分析了高宽比和含钢率对纯弯曲作用下圆端形钢管混凝土构件破坏形态、挠度曲线、截面应变、抗弯承载力的影响。基于ABAQUS建立有限元模型对圆端形钢管混凝土构件纯弯性能进行模拟,试验结果与模拟结果吻合良好,利用验证后的模型对圆端形钢管混凝土构件进行了受力全过程分析以及参数分析。最后基于ABAQUS参数分析结果提出了圆端形钢管混凝土构件抗弯承载力计算公式,公式计算结果与试验结果吻合良好。结果表明:圆端形钢管混凝土构件在纯弯曲作用下发生了明显的挠度变形,当跨中挠度达到L/25(L为试件长度)时,试件仍能承受较大的荷载,表现出良好的延性; 圆端形钢管混凝土构件的挠度曲线可假设为正弦半波曲线,其跨中截面基本保持为平截面; 当构件达到抗弯承载力时,钢管承受了大部分弯矩,圆弧段钢管相较于平直段钢管对混凝土的约束作用更强; 圆端形钢管混凝土构件的抗弯承载力随钢材强度的增大而增大,而混凝土强度的改变对其抗弯性能影响较小。     

圆端形椭圆钢管混凝土长柱偏压受力性能研究

为了获悉圆端形椭圆钢管混凝土偏压长柱的理论计算模型和受力性能,考虑了圆端形椭圆截面特征,提出了圆端形椭圆钢管混凝土本构关系等效方法;基于有限元法建立了圆端形椭圆钢管混凝土长柱在偏压作用下的理论分析模型。对钢材强度、混凝土强度、偏心距、径厚比、长短轴比和长细比等诸多参数进行了系统分析,评价了各参数对圆端形椭圆钢管混凝土长柱偏压承载力的影响,揭示了其破坏模式。研究结果表明:圆端形椭圆钢管混凝土偏压长柱的承载力随着混凝土强度和钢材强度的增大而增大;随着偏心率、径厚比、长短轴比和长细比的增大而减小。最后,基于统一理论提出了圆端形椭圆钢管混凝土长柱偏压作用下的承载力设计方法。研究结果将为建立圆端形椭圆钢管混凝土结构的设计和应用提供参考。     

圆端形钢管混凝土柱偏压性能研究

圆端形钢管混凝土柱具有外观优美、截面布置灵活、承载力高和施工方便等优点,已被应用于实际工程中.为了研究圆端形钢管混凝土长柱的偏压性能,完成了 12根圆端形钢管混凝土柱的偏压试验,变化参数为偏心距和长细比.结果表明:该类柱的承载力随偏心距和长细比的提高而降低,而其延性随偏心距和长细比的提高而增加;达到峰值荷载前,圆端形钢...     

圆端形钢管混凝土中长柱轴心受压承载性能试验研究

为了研究圆端形钢管混凝土中长柱轴压性能,考虑长细比、含钢率、高宽比3个变化参数,设计了 6个试件进行轴压静力单调加载试验,得到了试件的破坏形态、极限承载力、荷载-位移曲线、荷载-应变曲线等数据,并分析参数变化对承载力的影响.试验结果表明:圆端形钢管混凝土中长柱受力过程经历弹性阶段、屈服阶段与破坏阶段,破坏形态为弹塑性失稳破坏;试件承载力与含钢率呈正相关,与长细比呈负相关,对于高宽比较大的试件,含钢率对承载力的影响更大.基于有限元软件ABAQUS的参数分析,建立圆端形钢管混凝土中长柱轴心受压承载力简化公式,计算结果与试验结果吻合良好.     

圆端形截面钢管混凝土柱抗震性能研究

圆端形截面钢管混凝土柱已被应用于抗震设防区的结构中。为了研究轴压比及高宽比对该类组合柱抗震性能的影响规律,进行了12根圆端形截面钢管混凝土柱的滞回试验。试验结果表明：和矩形钢管混凝土柱相比,圆端形截面钢管混凝土柱的破坏程度更轻,滞回曲线更饱满,变形能力、延性和耗能能力更高;柱承载力、刚度、耗能能力随着高宽比的增大而提高,但延性随之降低;高宽比对刚度退化速率和阻尼比的影响较小。建立了圆端形截面钢管混凝土柱的有限元模型,对比得到有限元模拟骨架曲线和实测结果吻合较好。采用经验证的有限元模型开展了圆端形截面钢管混凝土柱的参数分析,主要影响参数包括材料强度、含钢率、轴压比、长细比和高宽比。参数分析结果表明：圆端形截面钢管混凝土柱的承载力和刚度随着高宽比的增大而增大,但延性随之降低;当钢材屈服强度由235 MPa增大到700 MPa时,承载力提高了89.1%;当含钢率由0.05增大到0.2时,承载力提高了146%;当长细比由20增大到100时,承载力降低了88.3%;当轴压比由0.01增大到0.8时,承载力降低了61.2%;当高宽比由1提高到3时,承载力提高了215.3%。基于圆钢管混凝土恢复力模...     

圆端形钢管混凝土柱轴压性能研究

通过17个圆端形钢管混凝土轴压短柱的试验,研究圆端形钢管混凝土轴压短柱在不同的截面高宽比、含钢率和构造措施的破坏特征和轴压力学性能。试验结果表明:圆端形钢管对核心混凝土具有良好的约束作用;纵向隔板或对拉杆可有效延缓钢管壁的局部屈曲;同时采用纵向隔板或对拉杆还可有效提高试件的承载力和延性。从提高该构件承载力而言,对拉杆件效果更显著;从延性角度,设置纵向隔板效果更好。采用有限元分析软件ABAQUS对圆端形钢管混凝土轴压短柱进行分析,有限元分析结果和试验结果吻合良好。在已有矩形钢管混凝土轴压短柱承载力简化计算公式的基础上,建议了带纵向隔板的圆端形钢管混凝土轴压短柱的承载力简化计算式。当钢管壁平直段的宽厚比大于60时,建议设置纵向隔板或对拉杆。     

钢管高强膨胀混凝土的力学性能研究

配制出了具有良好工作性能和膨胀性能的C50自密实膨胀混凝土,试验研究了该种素混凝土及钢管混凝土的力学性能和膨胀性能。在此基础上,采用有限元方法对钢管膨胀混凝土的自应力性能和极限承载力进行了模拟分析。结果表明,掺加适量膨胀剂的钢管膨胀混凝土具有较优的力学性能,其极限承载力比普通钢管混凝土可提高7%左右。有限元方法能够较好地评估试验结果,为今后分析类似试验提供了依据。     

配筋钢管混凝土短柱力学性能和承载力研究

在给定的混凝土、钢材和钢筋三轴本构关系模型的基础上,应用连续介质力学的方法,对配筋钢管混凝土柱常温下的力学性能进行了分析,导出配筋钢管混凝土柱承载力的理论计算公式,并用文献中的试验结果对公式进行校核,符合良好。     

方钢管混凝土柱-穿筋钢梁节点有限元分析

基于大型有限元分析软件ABAQUS,研究在低周反复荷载作用下新型钢管混凝土结构节点——方钢管混凝土柱与钢梁的穿筋节点的力学性能,并将计算值与试验值进行对比,验证非线性分析方法的有效性。建立同时考虑几何非线性、材料非线性的有限元分析模型,分析在低周往复荷载下该节点的破坏模式、承载力、延性及耗能能力等。计算值与试验值吻合度较高,验证了有限元分析模型的准确性,并进一步分析了该节点的力学性能。计算结果发现滞回曲线饱满,位移延性系数理论值介于3.79~4.91,耗能比理论值均大于0.9。新型穿筋节点传力路径明确,延性及耗能能力较好,有限元分析模型能够较好地模拟该节点的力学性能,为进一步研究和改善该节点提供更方便、经济的方法。     

方钢管混凝土轴心受压短构件承载能力计算

对方钢管混凝土轴心受压短构件的受力机理进行了理论分析,提出了此类构件承载力计算的基本假定。采用极限平衡法,推导出钢管屈服时的构件极限承载力的解析计算式。对国内外已有试验进行对比研究,并将解析分析结果与试验数据比较,证明了提出的解析计算式的正确性。     

钢管混凝土粘结滑移本构关系理论研究

钢管混凝土中钢管与混凝土之间的粘结强度和粘结滑移备受关注.国内外对钢管混凝土粘结滑移的研究较多,但主要侧重于粘结强度的研究,而对粘结滑移本构关系的研究相对较少;而且目前钢材和混凝土的本构关系均已经比较明确,钢管混凝土粘结滑移的本构方程尚无定论.从理论上推导了钢管与混凝土粘结滑移的本构关系,讨论了钢管混凝土粘结滑移本构关系的建立方法.为进一步研究钢管混凝土的粘结滑移本构关系提供了理论依据.     

空间网架结构钢管混凝土柱节点力学性能足尺试验及分析

采用足尺试验与数值仿真相结合的方法研究空间网架结构中的钢管混凝土柱节点的受力及抗震性能。试验荷载逐级加载到设计荷载的1.6倍并观测柱节点的变形与应力。试验结果表明试验荷载下柱节点钢结构部分基本处于弹性状态,混凝土极小部分区域超出压应力极限,钢管与混凝土粘接良好。非线性有限元分析结果揭示了柱节点在低周往复荷载作用下的滞回耗能能力和破坏特征,指出了柱节点承载的薄弱位置,给出了柱节点的极限承载力。结果表明,足尺试验与数值计算相结合的方法可以全面揭示柱节点的受力特性及抗震性能。     

钢管混凝土异型拱桥拱座力学特性分析

采用有限元程序(ABAQUS),对一座主跨为132 m的下承式钢管混凝土异型拱桥进行空间分析,分别对一次落架和二次落架2种施工方法下的拱座应力进行了计算分析。结果表明:拱肋之间的拱座面上出现的应力已经超过了混凝土的抗拉强度设计值;一次落架的情况下,拱座受力变形后不再符合平截面假定。     

HCSA膨胀剂在西安某钢管混凝土拱桥工程中的应用

本文介绍了在西安某钢管混凝土拱桥工程中,采用掺加HCSA膨胀剂的补偿收缩泵送自密实混凝土,由于选材得当、配合比设计合理、施工方案科学,取得了良好的应用效果。     

侧向冲击对钢管混凝土受压承载力影响研究

为研究侧向冲击作用对钢管混凝土结构性能的影响,首先基于ABAQUS的非线性有限元静态、动态计算方法,采用实体、壳体单元对钢管混凝土结构受压承载力及受侧向撞击后的变形进行了数值模拟,数值模拟结果与已有试验结果吻合较好。同时为了验证准静态计算方法的有效性,采用静态、准静态计算对受撞击前钢管混凝土结构的受压承载力进行了模拟,模拟结果同样吻合良好,且准静态计算降低了分析难度。最后用准静态计算方法给出了构件受撞击后剩余受压承载力的拟合计算公式。结果表明:撞击速度越大,构件局部变形越大,屈服荷载越低;约束效应系数为影响钢管混凝土构件抗冲击性能的重要因素;拟合计算公式具有一定的参考价值。     

钢管超高强混凝土的性能与极限承载能力的研究

本文报导了18根不同套箍指标的钢管超高强混凝土短柱试件的实验研究。研究结果证明,采用钢管约束可以显著地改善超高强混凝土的延性,提高核心混凝土的强度,强度的增长幅度与套箍指标呈线性关系,在加载过程中钢管超高强混凝土的外形变化与普通钢管混凝土不同,掺入膨胀剂并不能提高钢管超高强混凝土的强度。