钢管约束钢筋混凝土轴压长柱数值模拟

钢管约束混凝土柱是在钢管混凝土柱、箍筋约束混凝土柱和型钢混凝土柱的基础上发展起来的一种新型组合结构构件,具有承载力高、延性好、抗火性能好、施工方便等优点。目前国内外对钢管约束混凝土柱的研究刚刚起步,以往的研究也主要集中在轴压短柱方面,而对工程中最为常见的中长柱构件鲜有报道。本文对圆钢管约束钢筋混凝土中长柱的轴压性能进行了有限元分析。通过有限元模拟,给出了圆钢管约束钢筋混凝土柱荷载位移曲线,并对其进行了全过程分析。     

装配式圆钢管约束混凝土桥墩抗震试验及计算方法研究

为研究混合接头(钢管剪力键与灌浆套筒组合)连接的装配式圆钢管约束混凝土桥墩恢复力模型，对其开展拟静力试验研究和受力机理分析，建立经试验验证的ABAQUS有限元模型，同时拓展参数分析。在此基础上，借鉴圆钢管约束钢筋混凝土柱的骨架曲线计算模型，采用回归分析法，提出了混合接头连接的装配式圆钢管约束混凝土桥墩骨架曲线特征值计算方法。研究结果表明：与常规灌浆套筒连接的装配式圆钢管约束混凝土桥墩相比，采用混合接头连接的装配式圆钢管约束混凝土桥墩表现出优越的抗震性能；轴压比、长细比、约束系数和材料参数是影响装配式圆钢管约束混凝土桥墩抗震性能的重要参数；骨架曲线特征值计算方法与有限元分析结果吻合良好，两者比值的均值为0.97～1.05,均方差为0.062～0.072,计算结果可靠。结合骨架曲线计算模型，推导了混合接头连接的装配式圆钢管约束混凝土桥墩恢复力模型，与试验曲线相比，二者吻合较好，并得到工程实例验证。     

局部使用钢纤维混凝土桥墩抗震性能研究

以提高桥墩的抗震能力为总的研究目标,通过对钢纤维混凝土的力学性能试验和总结已有的研究成果,提出了适用于桥墩的约束钢纤维混凝土的本构关系曲线。在运用有限元计算软件建立材料非线性的桥墩计算模型,进行推倒分析之后,得出了使用钢纤维混凝土可以有效地提高桥墩延性的结论。然后,提出了在桥墩中局部使用钢纤维混凝土的设想,并建立模型进行计算,发现在桥墩的局部合理使用钢纤维混凝土,所达到的提高延性和全部使用钢纤维混凝土的桥墩相似。最后,对于桥墩中使用钢纤维混凝土合理长度的取值,也进行了理论分析和建议。     

钢管约束混凝土节点承载力有限元分析

结合哈尔滨科技大厦初步设计结果,通过合理选取材料的本构模型,利用大型通用有限元软件ABAQUS对钢管约束钢筋混凝土短柱与节点的设计承载能力进行了分析计算.着重研究了钢管约束钢筋混凝土节点小偏压情况下,钢管对节点承载能力和延性的影响.在此基础上,可进一步采用ABAQUS软件对钢管约束钢筋混凝土节点的小偏压力学性能与工作机理进行深入分析.文中得出的结论可为相关、施工提供参考.     

FEA on hysteretic behavior of concrete-filled round-ended stainless steel tubular bridge piers

为研究圆端形不锈钢管混凝土桥墩的滞回性能,采用有限元分析软件ABAQUS,建立了圆端形不锈钢管混凝土桥墩的精细化模型,对比研究其与圆端形普通钢管混凝土桥墩受力性能的差异,并对影响其滞回性能的主要因素进行参数分析。研究发现：采用不锈钢与普通钢的圆端形钢管混凝土桥墩承载力相当,但由于不锈钢存在较为显著的应变强化现象,前者的荷载-位移曲线下降更为平缓,圆端形不锈钢管在加载后期仍能对核心混凝土提供较好的约束作用;随截面长宽比增加,圆端形不锈钢管混凝土桥墩的水平承载力明显增加,但位移延性明显下降;随含钢率增加,桥墩的抗侧刚度、水平承载力、位移延性均明显增加;随轴压比增加,桥墩水平承载力略有降低,而位移延性明显下降;而核心混凝土强度对桥墩的滞回性能影响有限。     

圆端形不锈钢管混凝土桥墩滞回性能有限元分析

为研究圆端形不锈钢管混凝土桥墩的滞回性能,采用有限元分析软件ABAQUS,建立了圆端形不锈钢管混凝土桥墩的精细化模型,对比研究其与圆端形普通钢管混凝土桥墩受力性能的差异,并对影响其滞回性能的主要因素进行参数分析。研究发现:采用不锈钢与普通钢的圆端形钢管混凝土桥墩承载力相当,但由于不锈钢存在较为显著的应变强化现象,前者的荷载-位移曲线下降更为平缓,圆端形不锈钢管在加载后期仍能对核心混凝土提供较好的约束作用;随截面长宽比增加,圆端形不锈钢管混凝土桥墩的水平承载力明显增加,但位移延性明显下降;随含钢率增加,桥墩的抗侧刚度、水平承载力、位移延性均明显增加;随轴压比增加,桥墩水平承载力略有降低,而位移延性明显下降;而核心混凝土强度对桥墩的滞回性能影响有限。     

钢管混凝土柱-剪力墙组合框架抗震性能分析

通过在钢筋混凝土剪力墙边缘设置边框,利用边框对墙板的约束效应,可明显提高剪力墙的延性,改善其抗震性能.边框的形式主要有钢筋混凝土边框、型钢混凝土边框、钢管混凝土边框等,其中,钢管混凝土组合剪力墙具有经济性好、施工方便等优点.应用ANSYS有限元程序对钢管混凝土组合剪力墙的滞回性能进行计算和分析,结果表明这种结构体系具有良好的延性和耗能能力.     

不同长径比圆钢管约束钢筋混凝土柱轴压承载力研究

与钢管混凝土柱不同,钢管约束钢筋混凝土柱的外包钢管主要用于约束核心混凝土而非承担纵向荷载。相比方形截面柱,圆形截面柱的钢管可为混凝土提供更强的约束,使得圆钢管约束混凝土柱具有更高的承载力和更好的延性。以柱长径比(L/D)、钢管径厚比(D/t)为变化参数,对10根圆钢管约束钢筋混凝土柱的轴压力学性能进行试验研究,并对各试件的破坏模式、承载力及荷载-钢管应力曲线进行对比分析。结果表明:钢管的强约束性仅适用于短柱情况,钢管与混凝土间的黏结摩擦和构件较长导致的稳定问题都会限制钢管约束作用的发挥。在试验研究的基础上,根据有限元参数分析结果,对现有国内外规范中相关计算公式的适用性进行了验证,并建立了考虑钢管约束作用随构件长细比增大而降低的轴压稳定承载力计算式。     

不同结构形式墩柱耗能及变形能力的比较

为考察钢筋混凝土桥墩和钢管混凝土桥墩的抗震性能,基于相同的含钢率和轴压比,首次进行了两种不同结构形式的桥墩拟静力对比试验（试件包括2个钢管混凝土墩柱和1个钢筋混凝土墩柱）,并考察了轴压比对钢管混凝土桥墩抗震性能的影响。试验结果表明,相同含钢率和轴力情况下,钢管混凝土墩柱的耗能能力和变形能力都优于钢筋混凝土墩柱,前者的耗能能力约为后者的4.5倍,变形能力约为后者的1.4倍;随着轴压比的增大,钢管混凝土墩柱延性有所下降。     

方钢管约束钢筋高强混凝土超短柱抗震性能试验研究

本文进行3个剪跨比为1.5的方钢管约束钢筋高强混凝土超短柱和1个钢筋混凝土对比试件的试验研究,试验中的主要参数为轴压比(0.35,0.45和0.55)。试验结果表明,由于钢管对核心高强混凝土的约束作用和钢管的抗剪作用,方钢管约束钢筋混凝土超短柱的抗剪承载力、延性、变形能力和耗能性能明显高于钢筋混凝土超短柱。轴压为0.35的方钢管约束钢筋混凝土超短柱的破坏模式为弯曲破坏,而轴压比为0.45和0.55的方钢管约束钢筋混凝土超短柱的破坏模式为剪切破坏。随轴压比的提高,方钢管约束钢筋混凝土超短柱的抗剪承载力提高,但延性系数和极限变形能力降低。对钢管的弹塑性应力分析结果表明,水平荷载施加过程中,发生弯曲破坏试件的钢管不屈服,而发生剪切破坏试件的钢管可能在下降段屈服。根据试验结果和钢管应力分析结果建立方钢管约束钢筋混凝土柱的抗剪承载力公式,提出设计建议,可为工程实践提供参考。     

螺纹钢法兰连接预制装配桥墩抗震性能研究

为研究在水平荷载作用下螺纹钢法兰连接预制装配桥墩的抗震性能,设计制作一个整体现浇桥墩、两个分别采用承插式和非承插式方案的螺纹钢法兰连接预制桥墩.通过开展拟静力加载试验,对比研究螺纹钢法兰连接预制装配桥墩与整体现浇桥墩的破坏模式、荷载-位移曲线特征.基于试验,建立三个桥墩的有限元数值模型与试验进行对比,两者结果吻合较好....     

基底摇摆隔震桥墩振动台试验与数值模拟研究

为了研究不同构造形式的基底摇摆隔震桥墩在不同水准地震作用下的响应规律和抗震性能，提出了设置高阻尼橡胶垫块和线性弹簧的两种基底摇摆隔震桥墩模型。通过振动台试验和数值模拟，对两种摇摆隔震桥墩的地震响应规律和抗震性能进行了对比研究。结果表明：两种基底摇摆隔震桥墩在不同水准地震作用后，桥墩均没有出现严重的破坏，其破坏特征主要表现为限位钢板的弯曲变形和提离约束部件的移位，桥墩呈现出良好的抗震性能；两种基底摇摆隔震桥墩相对于传统桥墩能够显著降低墩顶加速度和墩底应变响应，但墩顶水平位移响应也会相应增加，在摇摆隔震桥墩的设计上，应将墩顶水平位移作为主要设计参数；提出了两种基底摇摆隔震桥墩改进的Winkler两弹簧数值计算模型，通过与振动台试验结果对比，证明了该模型能够较好地模拟两种基底摇摆隔震桥墩的摇摆行为及其地震响应规律。     

双壁钢围堰在桥梁深水基础施工中的应用

以韩江特大桥为工程背景,根据不同承台的尺寸、桥墩的形式以及地质情况综合确定双壁钢围堰的具体尺寸,结合几座深水墩基双壁钢围堰施工,对双壁钢围堰的施工工艺进行了介绍,以保证桥墩基础施工质量。     

内侧钢筋不连接的预制空心桥墩设计

采用空心的预制桥墩能够减轻预制结构重量。以某示范工程为例,提出不制作实体连接段、且内侧钢筋不连接的预制空心桥墩方案。制作7组试验模型,开展试验分析。结果表明,空心墩柱破坏承载能力和开裂弯矩与现浇实心墩较为接近,并且现有规范公式可用于墩柱的设计。以试验结果为依据,提出设计思路,开展示范工程预制空心桥墩方案设计。     

Seismic performance of precast hollow bridge piers with different construction details

Currently the design scheme of precast hollow concrete bridge piers will be adopted in bridge design in China, but there is no code including specific design details of precast segmental piers in high seismic risk area. For comparative study of seismic performance of the hollow bridge piers which had different design details, six specimens of hollow section bridge pier were designed and tested. The specimens consist of the monolithic cast-in-place concrete bridge pier, precast segmental prestressed pier with cast-in-place joint and precast segmental concrete bridge pier with dry joints. Results show that all specimens have good displacement capacity. The bridge pier with bonded prestressed strands exhibits better energy dissipation capacity and higher strength. The un-bonded prestressed strand bridge pier displays less residual plastic displacement and energy dissipation capacity. The bridge pier with both bonded prestressed strands at the edge of the section and un-bonded in the center of the section not only exhibits more ductility capacity and less residual plastic displacement, but also shows better energy dissipation capacity. Compared with experimental results of prestressed bridge columns, analytical result demonstrates the developed numerical analysis model would provide the reasonable and accurate results.     

超高墩边跨现浇段不平衡配重施工技术

超高墩边跨现浇段混凝土浇筑施工需在墩身安装三角形钢托架,并在浇筑混凝土时进行平衡配重。某跨越黄河高墩大跨连续刚构桥超高墩边跨现浇段采用不平衡配重施工技术,通过方案设计与分析,最终施工实践证明满足规范要求,降低了成本,缩短了工期。     

An investigation of water-flow pressure distribution on bridge piers under flood loading

This study simulates the flood effect on piers using a finite volume method in the ANSYS-FLUENT package. The pier is modelled as a non-structural column with a rectangular and a circular cross-section. To simplify the methodology, the pier, as well as the bed and side walls, is assumed to have non-slip boundaries for the fluid domain. A crucial feature of this investigation is the consideration of the effect of water while it is flowing around an object like a bridge pier and the distribution of pressure along the pier height. A numerical model is proposed to explore the influence of variation of velocity on the hydrodynamic force and pressure distribution exerted on piers. A significant finding is that the shape of the pier cross-section has a significant effect on the fluid pressure exerted on bridge piers under flood loading. It is noted that the AS5100 method is appropriate for a conservative estimation of the pressure on rectangular piers, whereas the technique will have a risky safety margin for bridge piers with a circular cross-section and need to be used with caution.