长期荷载作用对圆钢管混凝土压弯构件力学性能影响的研究

基于ACI (1992 )提供的混凝土徐变和收缩模型 ,本文提出一种适合于长期荷载作用下圆钢管混凝土构件变形的计算方法 ,理论结果和试验结果基本吻合。在此基础上 ,分析了加载龄期、持荷时间、轴压比、构件截面含钢率、钢材种类、混凝土强度等级和荷载偏心率等因素对长期荷载作用下圆钢管混凝土构件变形性能的影响规律。考虑长期荷载作用的影响 ,本文利用数值方法成功地计算出圆钢管混凝土构件的承载力 ,理论计算结果和试验结果吻合良好。最后 ,在系统分析长细比、构件截面含钢率、钢材种类、混凝土强度等级、荷载偏心率等因素影响的基础上 ,提出长期荷载作用对圆钢管混凝土构件承载力影响系数的计算方法 ,     

长期荷载作用下带脱空缺陷钢管混凝土柱的受力性能研究

为研究长期荷载作用对带脱空缺陷钢管混凝土柱受力性能的影响,以脱空类型、脱空率和长期荷载比为主要参数,对长期荷载作用下带脱空缺陷钢管混凝土短柱的变形特性和承载力进行了试验研究。试验结果表明：在长期荷载作用下,与普通无脱空缺陷钢管混凝土柱类似,脱空缺陷钢管混凝土柱徐变系数终值的上限值为0.9;长期荷载比大的脱空缺陷钢管混凝土柱较长期荷载比小的脱空缺陷钢管混凝土柱的承载力略大。采用有限元分析软件ABAQUS,对考虑长期荷载作用影响时脱空构件的受力性能进行分析,有限元计算结果和试验结果吻合良好。利用验证过的有限元模型,系统地分析了长细比、含钢率、钢管屈服强度、混凝土强度、长期荷载比、脱空率和荷载偏心率等参数对长期荷载作用下带脱空缺陷钢管混凝土柱的承载力影响规律。结果表明,混凝土脱空缺陷对考虑长期荷载作用的承载力影响系数的不利影响小于1.5%;现有的考虑长期荷载影响的普通钢管混凝土柱的设计方法可用于预测带脱空缺陷钢管混凝土柱的承载力。     

脱空缺陷对钢管混凝土压弯扭构件力学性能的影响研究

为研究脱空缺陷对钢管混凝土试件在压弯扭复合作用下力学性能的影响,对14根(包括6根带脱空缺陷试件、6根无脱空试件以及2根空钢管试件)压弯扭复合作用下的试件进行试验研究。以轴压比、弯扭比为主要试验参数,考察带缺陷试件的破坏模式和脱空缺陷对荷载-位移关系曲线、扭矩-转角关系曲线的影响。试验结果表明:脱空缺陷的存在对试件的破坏模式影响并不显著,但会降低试件的承载力;对于带脱空缺陷的试件,轴压比和弯扭比的增加均导致试件承载力系数有所降低。     

长期荷载作用下方钢管混凝土压弯构件承载力简化计算

利用数值方法计算长期荷载作用对方钢管混凝土压弯构件的荷载 -变形全过程关系的影响 ,系统分析轴压比、长细比、截面含钢率、钢材和混凝土强度及荷载偏心率等因素对承载力的影响规律 ,提出考虑长期荷载作用影响时 ,方钢管混凝土压弯构件承载力折减系数的简化计算公式 ,可为工程实践提供参考。     

含钢率对长期荷载下钢管混凝土轴压性能的影响分析

为研究含钢率对长期荷载下钢管混凝土性能的影响,采用ABAQUS软件,对长期荷载作用下不同含钢率的钢管混凝土柱的变形(ε)-时间(t)、承载力(N)-时间(t)关系曲线进行计算,并在此基础上,对长期荷载作用下典型含钢率的钢管混凝土进行机理分析。分析结果表明：在长期荷载作用下,钢管混凝土构件的受力初期增长很快,随着时间的推移,大约在200 d时变形稳定,徐变趋于平稳;含钢率大则徐变小,随着含钢率的增加,钢管混凝土的徐变量减小。     

均布荷载作用下钢管混凝土拱长期稳定性能分析

采用ABAQUS有限元软件建立了钢管混凝土抛物线无铰拱模型,利用UMAT引入了钢管混凝土非线性材料应力-应变关系,并采用EC2模型和逐步积分法分析了核心混凝土收缩徐变对拱的平面外稳定的影响,分析中考虑了加载龄期、长细比、矢跨比等参数的影响。分析时先对钢管混凝土拱施加正常使用阶段荷载,持荷一段时间后,增大外荷载直至抛物线拱失稳破坏,从而得到拱的长期稳定承载力。分析表明,长细比、加载龄期及矢跨比等参数变化对钢管混凝土抛物线拱的长期稳定性影响较为显著。低持荷荷载条件下(持荷荷载所引起的核心混凝土最大应力等级为30%),核心混凝土收缩徐变最大可使本文所分析参数范围的抛物线无铰拱稳定极限承载力降低15%。     

长期荷载作用对矩形钢管混凝土轴心受压柱力学性能的影响研究

考虑长期荷载作用效应的影响 ,进行了矩形截面钢管混凝土 (以下简称矩形钢管混凝土 )轴心受压构件变形和承载力的试验研究。基于美国混凝土学会 (ACI 1992 )提供的混凝土徐变和收缩模型 ,对长期荷载作用下矩形钢管混凝土构件的变形进行了计算 ,理论结果和试验结果吻合较好。利用数值方法分析了考虑长期荷载作用影响时 ,矩形钢管混凝土轴心受压柱的荷载 -变形关系曲线 ,理论计算曲线和试验曲线基本吻合。在系统分析了长细比、截面含钢率、钢材种类和混凝土强度等因素影响的基础上 ,提出了考虑长期荷载作用影响时矩形钢管混凝土轴心受压柱承载力的简化计算公式     

中空夹层钢管混凝土柱在长期荷载作用下的力学性能研究

基于美国混凝土协会ACI 209(1992)提供的混凝土徐变和收缩模型,对长期荷载作用下中空夹层钢管混凝土柱的变形和承载力进行计算。分析加荷龄期、持荷时间、长期荷载比、名义含钢率、钢材屈服强度、内钢管厚度、混凝土强度、空心率、长细比和荷载偏心率等参数对中空夹层钢管混凝土柱变形特性和承载力的影响。最后,在系统分析各影响因素的基础上,提出长期荷载作用对中空夹层钢管混凝土柱承载力影响系数的计算方法。     

圆钢管轻集料混凝土构件抗弯性能的试验研究

进行了21根钢管轻集料混凝土以及8根空钢管的纯弯试验。通过对试件在加载过程中的挠度及表面应变的测试分析,研究钢管轻集料混凝土构件在弯矩作用下的宏观变形特征、弯矩-曲率关系和破坏模式,分析了轻集料混凝土强度、含钢率、剪跨比等主要参数对构件抗弯性能的影响。试验研究结果表明,钢管轻集料混凝土构件在纯弯矩的作用下,其宏观变形特征和破坏形态与钢管普通混凝土构件相似;内填的轻集料混凝土可以大大延缓或避免钢管局部屈曲的发生,钢管轻集料混凝土的极限抗弯承载力较空钢管提高了20%～30%,抗弯刚度也有所提高;在钢管和轻集料混凝土相互作用下,钢管轻集料混凝土受弯试件具有较高的抗弯承载力和良好的延性性能;含钢率是影响钢管轻集料混凝土抗弯承载力和初始抗弯刚度的主要因素,含钢率越大,初始刚度越大和构件极限抗弯承载力也越大;而内填混凝土强度和剪跨比对构件抗弯承载力的影响较小;与钢管普通混凝土研究结果的对比分析表明,在相同条件下,钢管轻集料混凝土与钢管普通混凝土的极限抗弯承载力大致相当。     

不同受荷条件下脱空缺陷对钢管混凝土构件的承载力和刚度的影响分析

为了解脱空缺陷对钢管混凝土在不同受荷条件下的力学性能影响,将已有报道中不同受荷条件下(压弯、拉弯、压弯扭等)带脱空缺陷试件的承载力和刚度折减系数的变化规律进行比较,并对脱空的影响规律进行探讨。结果表明:在承受压弯荷载时,偏心受压为最不利荷载条件;轴压比和轴拉比分别为压弯荷载和拉弯荷载加载路径下影响带缺陷试件承载力的重要因素;滞回作用能加剧压弯荷载加载路径下的承载力折减;轴压比为0. 3时,脱空对压弯构件承载力和刚度的影响最小;压弯荷载对带缺陷构件承载力的影响比压弯扭荷载更为不利。     

偏心荷载作用下高强钢管混凝土圆柱的性能研究

对11个钢管混凝土圆柱试件进行试验和有限元分析,研究偏心荷载作用下钢管混凝土圆柱的性能。钢材强度fy>450MPa;混凝土强度fck=31.5,59MPa;径厚比D/t=25,40,60,80,100;偏心e=0,0.167D,0.5D。将试验和有限元分析结果与AISC(2005)《美国钢结构协会标准》,Eurocode4(1994)《欧洲规范4》及KBCS(2009)《韩国建筑规范》进行对比,验证各规范的适用范围。结果表明:AISC和KBCS与分析结果较吻合,Eurocode4高估了荷载-弯矩关系。     

氯盐腐蚀下钢管混凝土方柱的承载力试验研究

对氯盐腐蚀下钢管混凝土方柱的承载性能进行试验研究。试验包含28个试件(17根短柱和11根梁),主要参数为腐蚀情况下的荷载比(0～0.75)及腐蚀状况(无腐蚀、完全腐蚀及部分腐蚀)。根据试验结果,对荷载及腐蚀对钢管混凝土和钢管性能的影响进行分析,并将按现有规范DBJ/T13-51-2010及EC4-2004计算的极限承载力与试验进行对比分析。     

侧向冲击下钢管混凝土(CFST)构件的性能:试验和有限元模型

研究钢管混凝土(CFST)构件的冲击特性。通过一系列试验来获得侧向冲击下受冲击力影响的组合构件的失效模式和时程分析。试验参数包括CFST样本的轴向载荷等级、约束因素和冲击能。建立一个包含钢筋和混凝土材料应变率效应、钢管和核心混凝土间相互作用以及外部钢管对核心混凝土约束效应的有限元模型。试验数据被用于验证有限元模型的准确性且基本上与之吻合。同时使用有限元模型进行了CFS冲击性能的全过程分析。     

带球冠形脱空缺陷的钢管混凝土构件抗弯性能研究

在合理地选择材料本构模型和接触模型并考虑材料和几何非线性的基础上,建立了带球冠形脱空缺陷的钢管混凝土受弯构件的有限元模型,并利用试验结果验证了有限元模型的可靠性。利用数值模型对带脱空缺陷的钢管混凝土构件在纯弯作用下的全过程工作机理进行了细致剖析,明晰了球冠形脱空缺陷对构件抗弯性能的影响机理。结果表明球冠形脱空缺陷的存在降低了钢管对混凝土的约束效应,使混凝土开裂严重以及加剧了钢管的局部屈曲从而降低了构件的抗弯承载力。基于以上分析,研究了影响约束效应的相关参数对带缺陷的钢管混凝土构件的抗弯承载力以及弯矩-挠度关系曲线的影响规律,并在此基础上提出了考虑脱空缺陷影响的钢管混凝土抗弯极限承载力的简化计算公式,可为相关工程实践提供参考。     

钢管混凝土压弯扭构件工作机理及性能研究

本文考虑不同加载路径对钢管混凝土压弯扭构件进行了有限元全过程分析，对钢管混凝土压弯扭构件的工作机理及性能进行了深入系统的研究。为了验证理论分析方法的正确性，进行了十二个压弯扭构件的试验，分析表明，理论结果与试验结果吻合良好。     

偏心荷载下钢管混凝土圆形短柱的非线性分析

提出了一个有效的理论模型,用于钢管混凝土圆形短柱在偏心荷载作用下的非线性弹塑性分析。理论模型中考虑了普通或高强钢管中填充的普通和高强混凝土的精确材料构成关系,用于计算混凝土强度和延性升高时对约束效应的影响。将偏心荷载下对钢管混凝土圆柱预测的极限抗弯强度和完整的弯矩-曲率曲线,与现有的试验数据进行对比以验证理论模型的准确性。利用经过验证的理论模型对圆形钢管混凝土梁柱的基本性能包括径厚比、混凝土抗压强度、钢筋屈服强度、轴向荷载水平和截面形状进行了研究。基于大量的数值研究,针对圆形钢管混凝土梁柱提出了一个用于确定极限纯弯强度的设计模型。理论模型和公式可以对偏心荷载下圆形钢管混凝土梁柱的非线性弹塑性性能进行有效的模拟和设计。     

空、实心钢管混凝土构件抗扭抗剪性能的研究Ⅰ:刚度和模量的研究

目前钢管混凝土扭转刚度和剪切模量的计算公式相当复杂,而且完全基于有限元回归拟合所得。首先从理论上对钢管混凝土受扭过程进行了分析,分别采用经典弹性理论和等效空间桁架模型,把钢管混凝土的扭转过程分为3个阶段,即弹性阶段、弹塑性阶段和塑性强化阶段,得到了相应的扭转刚度和等效剪切模量的理论公式;然后通过有限元分析,拟合给出了对理论公式的修正意见。     

反复荷载作用下方钢管混凝土柱的抗震性能试验研究

本文介绍了１２根承受常轴力和反复水平荷载作用的方钢管混凝土柱试件的试验,研究了不同试验参数,如宽厚比（ Ｒｆ）、轴压比（ ｎ＝ Ｎ／ Ｎ０）和内填混凝土强度（ｆｃｕ）对试件抗震性能的影响。试验结果表明,方钢管混凝土柱具有良好的荷载－位移滞回性能和抗局部屈曲的能力以及比普通钢筋混凝土柱更好的耗能能力和更小的强度退化。通过编写的计算程序,对方钢管混凝土柱的荷载－变形全过程进行了分析,计算得到的弯矩－轴力－曲率关系和荷载－位移关系与试验结果吻合较好。     

第五章 钢管混凝土构件的节点构造(一)

介绍单层工业厂房中,采用钢管混凝土柱时常用的一些节点构造。较详细地归纳和介绍了高层建筑中钢管混凝土柱与梁的节点,分刚性节点和铰接节点。还简要介绍了管柱对接接头的构造和施工方法。     

实心与空心钢管混凝土构件防火计算方法

目前关于钢管混凝土的耐火研究还主要集中在实心构件上,空心钢管混凝土的相关研究则不足。而实心钢管混凝土可以看作是空心钢管混凝土的特例,因此,很有必要将实心和空心钢管混凝土统一在一起进行研究。采用理论和有限元计算相结合的方法,对钢管混凝土构件在标准火灾下的承载力进行了研究。最终,给出了实、空心钢管混凝土构件在标准火灾下任意时刻的承载力计算公式和保护层厚度的计算方法。