带约束拉杆方形钢管混凝土柱偏压性能

介绍了14个带约束拉杆方形钢管混凝土单向偏压柱试件的试验研究结果,研究试件在不同的含钢率、约束拉杆设置参数以及偏心率下的力学性能。研究结果表明约束拉杆有助提高方形钢管混凝土偏压短柱的承载力和延性。同时,利用国内现有规程GJB 4142—2000、DBJ 13—51—2003以及CECS 159:2004对试件承载力进行计算,规程计算结果总体上低估了带约束拉杆方形钢管混凝土偏压试件承载力试验结果。采用带约束拉杆方形钢管混凝土的本构关系,利用条带法对试件承载力进行数值计算,计算结果与试验结果吻合良好。利用该数值方法对带约束拉杆方形钢管混凝土偏压柱进行参数研究,分析约束拉杆约束系数、钢材屈服强度、混凝土强度、截面含钢率以及长细比等主要参数对N/Nu-M/Mu曲线的影响,在此基础上提出适合带约束拉杆方形钢管混凝土偏压柱承载力简化计算公式。该简化公式计算结果与数值计算结果基本吻合,且总体上偏于安全。     

带约束拉杆方形钢管混凝土短柱压弯承载特性

通过对2个不带约束拉杆和8个带约束拉杆方形钢管混凝土短柱试件的拟静力试验,研究带约束拉杆方形钢管混凝土短柱压弯承载力。采用带约束拉杆方形钢管混凝土短柱核心混凝土的本构关系,利用有限条带法对反复荷载作用下试件的骨架曲线进行数值计算,计算结果与试验结果吻合良好。并利用该方法分析钢管屈服强度、截面含钢率、混凝土强度及拉杆约束系数等参数对N/Nu-M/Mu曲线的影响规律,在此基础上提出带约束拉杆方形钢管混凝土短柱压弯承载力的简化计算式。运用简化算式及国内外技术标准分析构件的压弯承载力,简化式与试验结果吻合较好,而CECS 159∶2004《矩形钢管混凝土技术规程》没有考虑约束拉杆的作用,对构件的压弯承载力评估不足。     

L形多室式钢管混凝土短柱双向偏压性能研究

设计并制作了9根L形多室式钢管混凝土短柱并进行双向偏压加载试验,分析其荷载-挠度曲线和荷载-应变曲线,验证截面符合平截面假定。利用有限元分析软件ABAQUS建立相应模型进行模拟,在验证数值模拟结果与试验结果吻合较好的基础上,对短柱双向偏压性能进行数值模拟计算,分析了多个参数对短柱承载力的影响。     

圆端形钢管混凝土短柱极限承载力计算方法研究

圆端形钢管混凝土短柱受力机理相较于圆形和矩形截面更加复杂,目前还没有一个定量的表达式用于计算圆端形钢管混凝土短柱轴压和偏压的承载力.为分析研究圆端形钢管混凝土短柱轴压和偏压的承载力性能,进行了 8个圆端形钢管混凝土短柱轴压试验和6个圆端形钢管混凝土短柱偏压试验,分别基于双剪切统一强度理论和极限平衡理论推导出相对应的圆端形钢管混凝土短柱轴压承载力计算公式,用Python语言编制基于纤维模型法的承载力计算程序,最后提出了适用于圆端形钢管混凝土短柱轴压和偏压的统一承载力公式,并用试验数据对公式进行验证.结果表明:基于双剪切统一强度理论、极限平衡理论及纤维模型法推导的三种轴压承载力计算理论公式均具有较好的精度,满足工程要求,DBJ/T 13-51规范所计算的承载力偏小,计算结果精确度最差.推导的三种理论公式中基于双剪切统一强度理论推导的承载力计算公式精度最高,更适用于圆端形钢管混凝土短柱轴压承载力计算.最后验证了修正的圆端形钢管混凝土短柱轴压和偏压承载力统一公式的准确性,计算偏压的适用范围为 e/R≤1.55.     

带约束拉杆L形钢管混凝土短柱偏压试验研究

在钢板中部设置具有约束钢板外凸变形作用的水平拉杆,是改善异形钢管混凝土柱力学性能的有效方法。通过8个带约束拉杆L形钢管混凝土偏压短柱试件的试验研究,分析了不同约束拉杆设置、偏心率以及荷载角下带约束拉杆L形钢管混凝土短柱的偏压性能。试验结果表明：约束拉杆延迟了钢管局部屈曲的发生,有助于L形钢管混凝土偏压短柱的承载力和延性的提高;临近或达到极限承载力后近力侧拉杆和钢管对核心混凝土的约束作用明显;偏心受压下该柱的截面应变符合平截面假定。基于带约束拉杆L形钢管内核心混凝土的等效单轴本构关系,利用纤维模型法对试件偏压极限承载力进行计算,计算结果与试验结果吻合良好。利用该数值方法对带约束拉杆L形钢管混凝土短柱的偏压性能进行参数研究。分析结果表明：钢材屈服强度、含钢率越大,N/N_u-M/M_u相关曲线向内收拢;混凝土强度和拉杆约束系数越大,N/N_u-M/M_u相关曲线向外凸出。图12表4参11     

T形钢管混凝土偏压短柱弹塑性承载力分析

按幂规律强化的应力-应变关系建立T形钢管混凝土短柱单向小偏压的计算模型,推导了T形和矩形钢管混凝土短柱极限强度承载力的计算公式,并分析了翼缘高度对承载力的影响。最后,用数值算例验证了推导公式的正确性和有效性。     

T形钢管混凝土异形柱单偏压性能研究

为研究H型钢连接的T形钢管混凝土异形柱的单偏压性能,使用ABAQUS建立3个偏压柱模型,得到3个模型的破坏形态、荷载-位移曲线,将有限元结果与已有试验结果进行对比,验证模型的有效性。建立长细比、偏心距、加载位置3个变量的有限元模型系列,得到各个变量与该T形柱受压极限承载力的关系曲线。研究结果表明,ABAQUS能较好地模拟H型钢连接的T形柱的单偏压受力过程;H型钢与钢管混凝土柱有效连接,整体截面能协同工作;增大长细比或偏心距均会降低柱的偏压承载力,加载位置影响柱的偏压承载力;随长细比的增大,H型钢连接的T形钢管混凝土柱的N/N_u-M/M_u相关曲线逐渐由曲线向直线过渡,为这种T形钢管混凝土柱在工程上的应用提供参考。     

两种钢管混凝土T形柱的轴压性能

为了比较多室式钢管混凝土T形柱及普通钢管混凝土T形柱轴压性能的优劣,进行了3组共6个短柱试件的轴压对比试验。试验结果表明,两种钢管混凝土T形柱的破坏均属于局部鼓曲破坏,但多室式钢管混凝土T形柱的整体性能更为优良,承载能力和延性性能均高于同截面尺寸的普通钢管混凝土T形柱。按照矩形钢管混凝土承载力公式对试件的承载力进行了验算,发现计算结果偏于不安全,因此对钢管混凝土T形柱有必要建立考虑多因素影响的承载力计算方法。     

不同加载角度下多室T形截面钢管混凝土柱偏压性能研究

多室T形钢管混凝土柱作为建筑结构的边柱,会受到不同角度荷载的作用。为研究不同加载角度下多室T形截面钢管混凝土柱的受力性能,进行了7个多室T形截面钢管混凝土柱试件和1个无肋对比试件的偏压性能试验研究,试验主要参数包括加载角度(45°、90°、135°和180°)、荷载偏心率(0、0.25和0.5)和长细比(31.5和41.9)。结果表明：采用多室截面能够有效延缓T形截面钢管混凝土柱的局部屈曲,承载力比无肋试件提高10.8%;加载角度135°对应的承载力最大,180°对应的承载力最小,最大相差17.3%;随着荷载偏心率或构件长细比的增加,柱峰值荷载下降,峰值荷载对应的柱中挠度增加。采用有限元软件建立了不同加载角度下多室T形截面钢管混凝土柱偏压的有限元模型,有限元计算结果与试验结果吻合良好。在参数分析基础上,获得了不同加载角度下多室T形截面钢管混凝土柱稳定系数和相对轴力-弯矩相关曲线简化计算方法,简化计算结果得到了试验结果的验证。     

带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱承载力计算

采用带约束拉杆矩形钢管混凝土的本构关系,利用纤维模型法对带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱承载力进行了数值分析,计算结果与试验结果吻合良好。利用经试验结果验证的计算程序对带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱轴压和单、双向偏压承载力进行了较系统的参数分析,回归出带约束拉杆矩形钢管混凝土轴压和单、双偏压承载力简化计算公式,公式的计算精度高,形式简单,便于应用,可供工程设计参考。     

不封口钢管混凝土柱脚支承混凝土局部受压性能试验研究

针对端部不封口钢管混凝土的局部受压性能进行单调轴压试验研究及有限元分析。试件参数设置包括钢管的规格、支承体的混凝土尺寸、垫块的设置和配筋率等。试验及有限元分析表明：端部不封口钢管混凝土支承体顶面有压陷现象,其压陷现象与支承体的配筋率大小、不同局部受压面积比、垫块设置与否有关;对素混凝土支承体,其顶面压陷现象明显,并严重降低素混凝土的局部受压承载力;对配有间接钢筋的混凝土支承体,其顶面压陷现象不明显,对局部受压承载力影响不大,仍可按GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》局部受压公式进行验算;当局部受压荷载满足GB 50010-2010中的要求时,不封口钢管混凝土支承体的压陷现象可以得到有效控制;局部受压截面通过局部承载力实测值与GB 50936-2014《钢管混凝土结构设计规范》公式对比可知,GB 50936-2014中建议的局部受压公式结果偏保守,柱脚环板下混凝土承载力也偏于保守。     

方钢管混凝土偏压柱非线性屈曲承载力的有限元分析

在方钢管混凝土偏压柱试验研究的基础上,提出核心混凝土的三维应力-应变关系模型,构造了非线性三维虚拟层合单元,并且利用此法对方钢管混凝土偏压柱的非线性屈曲承载力进行了有限元分析,计算结果与试验结果符合良好。     

钢骨-方钢管高强混凝土组合柱小偏心受压力学性能

为研究钢骨-方钢管高强混凝土组合柱小偏心受压力学性能,采用有限元软件ABAQUS对钢骨-方钢管高强混凝土组合柱小偏心受压试件进行非线性有限元分析,研究了长细比、偏心率、配骨指标和加载方向这些参数对组合柱小偏心受压力学性能的影响。通过回归分析提出小偏心受压承载力简化计算公式,并将简化公式计算结果与试验结果及有限元（FEM）计算结果进行对比。结果表明:长细比、偏心率对组合柱小偏心受压承载力影响较显著;配骨指标的增大能提高组合柱的延性;加载方向对承载力影响很小;简化公式计算结果与试验结果及有限元计算结果吻合良好。     

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。     

方钢管再生混凝土长柱偏心受压承载性能试验研究

为了研究方钢管再生混凝土偏心受压长柱的受力性能,设计了15个试件进行静载试验,考虑了再生粗骨料取代率、长细比和偏心距3个变化参数。通过试验得到了试件的破坏形态、荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、截面应变分布情况以及试件的承载力等重要数据,对再生粗骨料取代率、长细比、偏心距等变化参数对方钢管再生混凝土偏心受压长柱承载性能的影响进行分析,利用国内外相关规程的计算方法对方钢管再生混凝土偏心受压长柱承载力进行计算,并与试验实测结果对比分析。研究结果表明：方钢管再生混凝土偏心受压长柱的承载力、破坏形态、变形特性、截面应变分布与普通方钢管混凝土偏心受压长柱相似,方钢管再生混凝土偏压长柱同样具有良好的承载力和变形能力,试件的承载力随着长细比和偏心距的增大而减小,而再生粗骨料取代率对其影响不大,根据规程DBJ 13-51-2003得到的方钢管再生混凝土长柱承载力的计算结果与试验结果吻合较好。研究结果可为方钢管再生混凝土的进一步研究和推广应用提供参考。     

Hysteretic behavior of multi-cell T- Shaped concrete-filled steel tubular columns

Several multi-cell improvement methods for solving existing problems of conventional T-shaped concrete-filled steel tubular (T-CFST) columns and for determining steel׳s optimal distributions for increasing the strength and ductility of the columns are presented. An experimental study with eight multi-cell T-shaped concrete-filled steel tubular (MT-CFST) columns and one conventional T-CFST column under low frequency cyclic loading was conducted. Effects of the multi-cell layout and the concrete strength on the hysteretic behavior of the specimens were investigated. Experimental results showed that the lateral load-displacement hysteretic curves of the columns were generally saturated with a slight pinching effect. Owing to the asymmetry of the T-shaped cross section, the hysteretic behavior of the composite columns is asymmetrical in different loading directions. The improved MT-CFST columns showed better seismic behavior due to high load bearing capacity, ductility and energy dissipation capacity. Furthermore, the non-linear finite element analysis was performed to simulate the hysteretic behavior of the specimens and the numerical results agreed well with the test results. In conclusion, with an increasing axial load ratio, the ultimate lateral load in the pushing direction gradually decreases and is reached earlier, whereas the ultimate lateral load in the pulling direction increases slightly under low axial ratio and decreases under high axial load ratio.     

单肢钢管混凝土轴压中长柱的稳定承载力分析

为了研究单肢钢管混凝土轴压中长柱的稳定承载力,通过建立有限元ANSYS模型,与大量实验数据相对比,研究不同影响因素对其极限承载力影响的变化规律,并最终推导单肢钢管混凝土轴压中长柱稳定承载力计算公式。     

钢管自密实混凝土短柱的有限元分析

钢管自密实混凝土在工程结构中得到了广泛的应用.通过理论分析,建立了轴心受压钢管自密实混凝土短柱的承载力计算公式.并借助有限元分析软件ANSYS,考虑了钢管与混凝土两种材料本构关系的非线性,对轴心受压钢管自密实混凝土短柱进行了大量的非线性有限元分析,建立了钢管自密实混凝土短柱在轴心压力作用下的非线性有限元计算模型.通过数值模拟,对提出的轴心受压钢管自密实混凝土短柱的承载力计算公式得出的结果进行了验证,发现计算结果与有限元分析结果吻合良好.     

圆钢管钢筋再生混凝土短柱轴压承载力

针对再生混凝土相对普通混凝土延性较差、承载力较低的特点,利用钢管和钢筋笼对再生混凝土的约束作用,将钢筋再生混凝土灌入圆钢管中形成圆钢管钢筋再生混凝土短柱进行研究。基于极限分析法、套箍理论以及双剪统一强度理论,考虑钢管和钢筋笼的双重约束效应,提出了一套包含钢管径厚比、约束效应系数、含钢率以及再生粗骨料取代率等影响因素的圆钢管钢筋再生混凝土短柱轴压承载力计算方法。在理论推导的基础上,考虑短柱的非线性、钢管与再生混凝土的滑移影响,采用ABAQUS有限元软件对圆钢管钢筋再生混凝土短柱进行建模分析; 将理论公式值、有限元仿真结果以及相关文献试验数据进行对比,验证公式的有效性与适用性。结果表明:加了钢筋笼的圆钢管钢筋再生混凝土比圆钢管再生混凝土短柱轴压承载力提高10%左右,研究结论可以为实际工程的应用提供理论基础。