低周反复荷载作用下钢管自应力钢渣混凝土柱弯矩-曲率关系数值分析

在10根钢管自应力钢渣混凝土柱和4根钢管钢渣混凝土柱抗震性能试验的基础上，对低周荷载作用下试件弯矩-曲率关系展开研究，探析了径厚比、轴压比、剪跨比和钢渣混凝土膨胀率的影响规律，结果表明：各试件均呈现压弯破坏特征，弯矩-曲率曲线分为上升段与稳定段，随着轴压比和钢渣混凝土膨胀率增加，试件弯矩-曲率骨架曲线上升阶段和稳定阶段的斜率均增加，试件抗弯承载力增加。随着径厚比的减小，曲线上升段斜率和试件抗弯承载力增加，而稳定段的斜率和试件抗弯承载力都无明显变化。随着剪跨比增加，曲线各阶段的斜率增加，但对抗弯承载力无明显影响。基于试验，选择钢管和自应力钢渣混凝土的本构关系模型，编制MATLAB全过程分析程序，分析了各因素对低周反复荷载作用的钢管自应力钢渣混凝土柱弯矩-曲率骨架曲线的影响规律。     

高强箍筋约束高强混凝土柱的偏心受压试验研究

以箍筋间距、箍筋形式和偏心矩为变化参数,对10根高强箍筋约束高强混凝土柱进行偏心受压试验,研究这类柱的偏心受压性能。通过试验,观察高强箍筋约束高强混凝土柱分别在大小偏心受压时的破坏过程与破坏形态,并记录各个试件荷载挠度曲线;各个加载阶段的截面应变分布;对比分析各个试件的弯矩-曲率关系曲线;试验表明:箍筋间距较小的高强连续复合箍筋约束高强混凝土柱具有非常好的延性性能,且试验测得柱的受压承载能力均高于按现行规范的计算值;采用约束混凝土本构关系对试件进行截面分析,得到弯矩-曲率关系曲线,且与试验曲线吻合较好。     

设置横隔板方钢管混凝土柱轴压性能有限元非线性分析

钢管混凝土柱受压性能研究中,有限元非线性分析是重要的研究手段,而材料本构模型选用更是提高分析精度的关键因素。本文设置横隔板方钢管混凝土柱的有限元非线性分析中,约束混凝土采用Han本构模型,钢材采用考虑应变硬化段的弹塑性模型。分析结果表明,按照所选用的材料本构模型,数值模拟与实测荷载-应变曲线的上升段吻合较好,下降段存在差异,材料本构模型的下降段有待优化。     

方钢管混凝土压弯构件截面非线性分析

构件截面非线性分析是进行结构抗震性能分析的重要基础,针对方钢管混凝土构件中钢管的三向受力特点,提出了一种适于计算方钢管混凝土压弯构件弯矩-曲率骨架曲线的钢材本构模型,模型中考虑了钢材的环向拉力作用;并应用提出的钢材模型和已有的混凝土模型编制了纤维模型数值计算程序;分析了含钢率、轴压比、混凝土强度和钢材强度对方钢管混凝土压弯构件截面弯矩-曲率曲线的影响。通过对构件屈服弯矩、极限弯矩的分析,提出了一种方钢管混凝土压弯构件的三线性骨架曲线,该曲线可用于工程中方钢管混凝土框架结构的动力学分析。     

反复荷载作用下L形钢管混凝土柱滞回性能研究

本文介绍了7根L形钢管混凝土柱试件在承受常轴力和水平荷载作用下的试验研究.试验中考虑了不同的轴压比、内部有无加劲和加载方式对试件抗震性能的影响.试验结果表明.内部加劲能够明显地延缓柱子钢板的屈服,而且柱子的耗能能力和延性也有较好的改善.最后通过编写计算程序,对L形钢管混凝土柱的荷载-变形进行了全过程分析.考察了常用的方钢管混凝土柱的钢材和混凝土的本构关系对L形钢管混凝土柱纤维模型数值分析的适用性,计算得到的弯矩一轴力一曲率关系和荷载一位移关系与试验结果吻合较好.     

夹层钢管混凝土梁-柱在循环荷载作用下的性能分析

夹层钢管混凝土(CFDST)在桥梁和建筑的建设中具有很大的潜能。轴力和循环加载的弯曲荷载作用下,弯矩曲率曲线(M-(?)),柱侧向荷载-侧移曲线(P-Δ)模型的研究信息非常有限。建立了一个力学模型,用于分析轴向恒荷载和循环加载的弯曲荷载作用下的CFDST梁-柱。预测的组合梁柱的循环反应性能与试验结果一致。基于这个理论模型,对组合梁柱有关弯矩曲率曲线(M-(?)),侧向荷载-侧移曲线(P-Δ)的性能进行了参数分析。最后,提出了计算弯矩曲率曲线(M-(?)),侧向荷载-侧移曲线(P-Δ)的简化模型。     

异形截面多腔钢管混凝土巨型分叉柱轴压性能试验研究

为研究北京“中国尊”多腔钢管混凝土巨型分叉柱不同构造措施对其受压性能的影响，进行了2个1/10缩尺的分叉柱节点区域模型试件轴心受压力学性能试验。设计了原型柱缩尺试件BAC以及在试件BAC基础上未配置纵向加劲肋及构造钢筋的试件WAC。分析了试件破坏特征，承载力、刚度及退化过程、延性、耗能能力等。研究表明：试件BAC满足受力要求，承载力较高、刚度退化速率缓慢、延性较好、耗能能力较强；与试件BAC相比，试件WAC构造措施简化，但其承载力变化不大，刚度退化较快、延性较差、耗能能力较弱；异形截面钢管混凝土柱后期变形发展与构件截面不规则程度有关。在忽略横隔板作用情况下，采用不同承载力计算方法并按是否考虑竖向构造措施的影响进行了承载力计算，结果表明采用不同方法计算承载力时，横隔板对承载力的贡献均较大，且因计算方法不同存在差异。     

高强方钢管高强混凝土长柱偏压性能

为研究高强方钢管高强混凝土偏压长柱力学性能,基于已有的偏压试验研究,进一步分析了偏压柱破坏形态、荷载-挠度曲线、弯矩-曲率曲线和应变发展规律,探讨了偏心率与长细比对构件塑性发展等力学性能的影响。结合ABAQUS数值模拟研究了不同偏心率的偏压柱工作机理,并由此进一步分析了材料性能参数与构件几何参数对偏压柱的受力性能影响。基于试验与数值模拟,采用《钢管混凝土结构技术规范》（GB 50936—2014）和人工神经网络模型对68个试件的极限荷载Pu及其弯矩Mp值进行预测。结果表明,《钢管混凝土结构技术规范》（GB 50936—2014）计算的Pu值平均比试验与模拟值高2.3%,而计算的Mp值则偏于保守且平均偏低13.8%。神经网络模型对Pu及Mp值的预测结果均与试验和模拟结果吻合较好,验证了神经网络模型的有效性;且该模型可准确预测未知试验结果条件下的试件Pu及Mp值。     

轴心受压钢骨-方钢管高强混凝土组合短柱承载力

为研究钢骨-方钢管高强混凝土组合短柱轴心受压力学性能,基于合理选取钢材和混凝土本构关系以及正确定义单元类型、模型接触、加载边界条件和加载方式,采用大型通用有限元软件ABAQUS建立钢骨-方钢管高强混凝土组合短柱轴心受压有限元模型,通过后处理得到组合短柱的荷载纵向应变关系曲线,并与试验的荷载纵向应变曲线进行对比分析。分析了典型试件受力全过程以及最终破坏形态,同时比对了不同类别组合短柱轴心受压承载力简化计算公式,最后给出最优简化计算公式。     

轴心受压钢骨-方钢管自密实高强混凝土短柱的力学性能研究

对钢骨-方钢管自密实高强混凝土短柱的轴压力学性能进行了试验研究和理论分析。通过13根短柱试件的轴压试验,研究了混凝土的强度、方钢管的宽厚比和型钢的用量等因素对该组合柱受力性能的影响。试验结果表明,方钢管、混凝土和钢骨的协同工作使该组合柱具有很高的承载力和很好的延性,其中方钢管的宽厚比是影响核心混凝土强度提高的主要因素,而混凝土的强度、方钢管的宽厚比和型钢的用量等因素对构件延性的提高均具有显著影响。在试验研究的基础上提出了核心约束混凝土的应力-应变模型,并利用该模型对钢骨-方钢管自密实高强混凝土轴心受压短柱的荷载-轴向变形关系曲线进行了计算,计算得到的极限承载力和峰值荷载后的变形规律均与试验结果吻合良好。该模型还可用于抗震结构中组合柱弯矩-曲率关系曲线的分析。     

长期荷载作用对钢管混凝土核心柱承载力影响的数值分析

本文引入了考虑长期荷载作用效应影响的混凝土应力应变关系模型,该模型是综合考虑了徐变、收缩以及长期荷载的应力水平等因素,通过对短期荷载作用下的混凝土本构模型进行修正得到的。利用该模型,对钢管混凝土核心柱（即在普通的钢筋混凝土柱截面的核心增设-钢管的柱型）的轴力-弯矩相关曲线进行了数值分析,考察了长期荷载作用对该类柱承载力的影响。分析结果表明,考虑长期荷载作用的影响,柱子的承载力有所降低。     

压弯柱的荷载位移关系非线性分析

考虑材料非线性对压弯柱性能的影响,在经典混凝土与钢筋本构模型基础上,结合有关锈蚀钢筋的研究成果,考虑纵筋锈蚀、混凝土强度、配筋、截面尺寸和轴压比等参数,运用Matlab语言,采用条带法编制相关程序得到压弯柱截面弯矩-曲率曲线,进而对柱进行分段,采用已得到的弯矩曲率数据,积分得到压弯构件荷载-位移曲线,最后对各参数进行一定的分析。     

用于分析钢管混凝土柱在轴力-扭矩复合作用下非线性反应的“分层筒”模型

为了弥补现有关于钢管混凝土柱抗扭性能分析理论的缺陷,建立了钢管混凝土柱在轴力-扭矩复合作用下全过程分析的分层筒理论模型。以几何方程、材料本构方程和平衡方程三大力学方程为基础,引入了截面扭率和各层筒的剪应变之间的线性剪应变分布假设,并结合已有的成熟的混凝土材料本构模型,使所采用的混凝土本构模型能够同时考虑钢管约束效应和混凝土受压软化效应。然后编制了钢管混凝土柱在轴力-扭矩复合作用下的全过程受力性能分析程序,并进行了充分的试验验证。提出的分层筒模型可为全面分析钢管混凝土柱的抗扭性能提供理论模型基础。     

钢管高性能混凝土受弯构件的静力性能(Ⅰ):试验研究及有限元模拟

为给辽宁省地方标准的编制提供依据,对钢管高性能混凝土受弯构件的静力性能展开研究。通过18个试件(内填自密实混凝土的立方试块抗压强度标准值为96 MPa)的静力试验,发现钢管高性能混凝土受弯构件的跨中弯矩-曲率曲线可以分为弹性阶段、弹塑性阶段和下降段。试件挠曲线接近正弦半波曲线,钢管纵向应变基本符合平截面假定,环向受压的钢管对混凝土没有约束力。应用有限元法模拟了试件的跨中弯矩-曲率曲线和变形模态,模拟结果与试验结果吻合良好。总体而言,钢管高性能混凝土受弯构件与普通钢管混凝土受弯构件在静力性能方面没有本质区别。     

基于纤维模型法圆中空夹层钢管混凝土轴压柱的理论研究

针对圆中空夹层钢管混凝土轴心受压柱的力学性能,基于纤维模型法,钢管材料的本构关系依次选用5阶段模型、理想弹塑性模型两种,混凝土材料的本构关系依次选用韩林海模型、刘威模型两种,共4种不同的本构关系模型组合;对单调加载过程中圆中空夹层钢管混凝土轴压构件的荷载-变形关系进行计算,与试验结果进行对比分析。结果表明:计算出的荷载-变形关系曲线与试验曲线吻合良好;对钢管本构关系,采用5阶段模型、理想弹塑性模型分别进行纤维模型法计算,二者计算结果基本一致;对混凝土本构关系,采用韩林海模型、刘威模型分别进行纤维模型法计算,前者计算结果吻合更好。     

钢筋混凝土偏心受压构件二阶效应计算对比分析

根据钢筋混凝土偏心受压构件的受力状态,推导出了构件截面受压承载力计算时相关参数的计算公式,由此得出了不同配筋率与不同钢筋和混凝土强度比时中国规范GB 50010—2002、美国规范ACI 318-08和欧洲规范EN 1992-1-1:2004的构件截面弯矩-轴力曲线;在此基础上,根据中国混凝土规范中的偏心距增大系数法、美国混凝土规范的弯矩增大系数法和欧洲混凝土规范的基于名义刚度及名义曲率的方法分析考虑二阶效应的承载力,给出了不同长细比时偏心受压构件的弯矩-轴力曲线。分析结果表明:对于混凝土偏心受压构件的二阶效应,中国混凝土规范主要考虑了构件长细比的影响,美国规范考虑了构件端部弯矩、刚度和长细比的影响,欧洲规范考虑了构件长细比、曲率和端部弯矩的影响;对于构件两端偏心距相同的情况,按中国、美国和欧洲混凝土规范计算的承载力均随长细比的增大而降低,美国规范下降最快,欧洲规范次之,中国规范下降最慢。     

方钢管高强混凝土短柱有限元分析

文章基于冷弯型方钢管高强混凝土短柱试件的轴心受压试验,采用ABAQUS通用有限元分析软件对试件的轴压工况进行数值计算。采用合理的材料本构方程、建模与网格划分方法,使有限元计算结果与试验结果吻合较好。分析了在荷载-应变典型曲线特征点时轴压短柱试件的核心混凝土横截面轴向应力分布和试件在各阶段的受力性能。得到如下结论:钢管的冷弯区域决定了核心混凝土横截面轴向应变的分布;轴压短柱达到极限承载力时,核心混凝土由于方钢管的约束作用,其抗压强度得到明显提高;文章采用的有限元模型在分析冷弯型方钢管高强混凝土轴压短柱时是可行的。     

钢管混凝土叠合构件受弯性能分析

通过10根钢管混凝土叠合构件的受弯试验,研究了其抗弯性能;分别用极限平衡法和条带法计算了试件的受弯承载力,用条带法计算了试件截面的弯矩-曲率全曲线,计算结果与试验结果符合;根据试验结果,钢管混凝土叠合构件截面的弯矩-曲率关系曲线可简化为三折线,并给出了用弯曲刚度表示的三折线的方程。     

方钢管高强混凝土轴压短柱核心混凝土本构关系的研究

为研究轴心受压方钢管高强混凝土短柱核心混凝土本构关系的影响因素,利用ABAQUS程序对方钢管高强混凝土短柱的受力性能进行非线性有限元数值分析,并着重讨论试验中难以测定的考虑钢管约束效应的核心混凝土纵向应力—应变关系曲线,分析混凝土强度,截面宽厚比以及钢材强度对核心混凝土应力—应变关系曲线的影响规律,从而为简化的纤维模型分析提供了材料等效单轴应力—应变关系曲线。     

轴心受压型钢-钢管混凝土柱力学性能的研究

在选择了合理的钢材和核心混凝土的本构关系模型的基础上,利用通用有限元软件ABAQUS对轴心受压型钢-钢管混凝土柱荷载-变形关系曲线进行了计算,计算曲线与试验曲线进行了比较,吻合较好。参考以往相关研究成果,建议了型钢-钢管混凝土柱轴压承载力的简化计算方法,简化计算结果与实验结果基本吻合。本文的研究成果可为相关研究提供参考。