非等壁厚矩形钢管混凝土构件抗弯性能研究

探讨非等壁厚矩形钢管混凝土构件的抗弯性能,进行了5根梁的试验研究,主要考虑不同的拉压区钢管壁厚对构件抗弯性能的影响。试验结果表明,非等壁厚矩形钢管混凝土受弯构件具有良好的抗弯承载力和延性,直至试验结束,荷载未出现下降阶段。同时,采用纤维模型数值方法得到了非等壁厚矩形钢管混凝土的受力全过程曲线,计算结果与试验结果相吻合。与等壁厚矩形钢管混凝土相比,相同用钢量下,非等壁厚矩形钢管混凝土构件具有更大的抗弯承载力,并且通过提升混凝土强度与上下壁钢管的屈服强度,能够更加有效地提升构件的抗弯承载力。     

非等壁厚矩形钢管混凝土结构抗弯承载性能研究

非等壁厚矩形钢管混凝土结构作为梁是一种截面优化的矩形钢管混凝土构件。基于相关的理论假设,推导非等壁厚矩形钢管混凝土构件抗弯承载力的理论计算公式,并通过退化分析,论证所提理论公式的正确性。最后对理论公式与试验结果进行比较,计算结果与试验值误差很小,在工程允许范围内。     

非等壁厚矩形钢管混凝土构件抗弯力学性能的试验研究

通过对3个非等壁厚矩形钢管混凝土纯弯构件的试验研究,考察非等壁厚矩形钢管混凝土受弯构件的力学性能。试验结果表明,非等壁厚矩形钢管混凝土受弯构件具有良好的延性和后期承载力,其抗弯性能优于同等条件用钢量的等壁厚矩形钢管混凝土构件。所得结论可供有关工程设计和理论研究参考。     

矩形钢管混凝土上翼缘梁静力性能分析

增加工字形梁上翼缘宽度是提高其稳定承载力普遍使用的方法。本文改进了这种方法,提出一种新型工字形—RCTFB,其上翼缘采用矩形钢管混凝土。本文利用ANSYS有限元软件对RCTFB的静力性能进行了分析。结果表明,RCTFB是一种承载力高、刚度大、材料利用效率高、性能优异的抗弯构件。     

矩形钢管混凝土柱抗剪性能研究

对矩形钢管混凝土柱抗剪性能的研究现状、目前取得的研究成果和存在的问题进行了介绍与探讨,并为其进一步的研究提出了一些建议,以完善我国相关的规范建设,推动钢管混凝土结构的进一步发展。     

矩形钢管混凝土截面温度场的试验研究

分别在日照和阴凉条件下对一个矩形钢管混凝土试件进行截面温度场连续的试验观测,并结合有限元方法,在实测温度数据基础上分析矩形钢管混凝土截面温度场的分布规律。结果表明:截面温度场在时间和空间上的非线性分布明显;测点越靠近截面中心点,温度越低且变化越缓和;截面温度场在日照作用下比阴凉条件下整体偏高;日照作用下截面靠近管壁点与中间点最大温差为5.2℃,阴凉处最大温差为3.2℃;靠近管壁点的最高温、最低温和最大温差均比中间点和气温高,其变化趋势与中间点和气温相近;有限元计算结果与实测结果相符。     

矩形钢管混凝土柱抗震性能有限元分析

利用ANSYS8.0有限元分析软件,对矩形钢管混凝土框架柱承受反复荷载情况进行了模拟,总结截面长宽比对矩形钢管混凝土抗震性能的影响规律。其计算结果与试验结果吻合得较好,具有一定的计算精度,能够较为准确的模拟结构的实际受力性能,为结构的设计提供了有效的分析方法。     

矩形钢管混凝土梁承载力的试验和模拟分析

通过对6个宽厚比大于55的钢管混凝土纯弯构件的试验研究和模拟分析,研究钢管混凝土梁的受力性能及影响因素。研究结果表明:钢管混凝土受弯构件具有较高的抗弯承载力和较好的延性,即使跨中挠度达到L/20,作用在试件上的外荷载仍能有所增加。构件的宽厚比对抗弯承载力的影响比高宽比的影响要显著。采用SAP2000模拟钢管混凝土梁受力的全过程,与试验结果吻合较好。     

波形钢腹板钢管混凝土梁受弯试验研究

提出了一种新型的组合结构--波形钢腹板钢管混凝土梁,进行了3根模型梁的受弯试验。对试验梁的变形、应变、破坏模式和极限承载力等进行了分析,比较了上下弦管填充混凝土对梁受力性能的作用,并与钢管混凝土桁梁的试验结果进行了对比。结果表明,与钢管混凝土桁梁相比,波形钢腹板钢管混凝土梁避免了节点破坏问题,其抗弯刚度和极限承载力得到较大的提高;上弦钢管填充混凝土对提高极限承载力作用很大,下弦钢管填充混凝土也能提高梁的极限承载力,但作用小于上弦管;"拟平截面假定"的计算方法可以用于波形钢腹板钢管混凝土梁的极限承载力计算。     

集中荷载作用下矩形钢管高强混凝土上翼缘工字形梁屈曲分析

为获得矩形钢管高强混凝土上翼缘工字形梁的屈曲荷载和屈曲模式,文中共设计14根简支梁,考察主要参数为混凝土强度等级、钢管翼缘高宽比、腹板厚度及高度、加劲肋和跨度.利用ANSYS软件建立有限元模型,对14根简支梁开展特征值屈曲分析,获得组合梁的前5阶屈曲荷载和模式,明确混凝土强度、钢管翼缘高宽比、腹板厚度及高度、加劲肋和跨...     

矩形钢管混凝土翼缘-蜂窝钢腹板H形截面组合短柱轴压性能试验研究

为研究矩形钢管混凝土翼缘-蜂窝钢腹板H形截面组合短柱(STHCC)的轴压性能,进行了16根STHCC短柱的轴压静力试验。主要研究参数包括约束效应系数、混凝土立方体抗压强度、翼缘钢管腹板厚度和柱长细比。通过轴压试验得到STHCC短柱试件的试验现象和破坏形态、荷载-位移曲线、钢管翼缘和蜂窝钢腹板的荷载-应变曲线,分析了四参数对STHCC短柱轴压承载力的影响规律及受力机理。结果表明：钢管的外表面会产生吕德尔滑移线,所有试件钢管混凝土翼缘均呈剪切型破坏;试件荷载-位移曲线大致可分为弹性、弹塑性、荷载下降和残余变形等四段。随着约束效应系数和蜂窝钢腹板厚度的增加,试件的轴压承载力逐渐提高;随着长细比的增大,试件的轴压承载力却逐渐下降。最后,通过引入组合效应修正系数和综合影响变量,建立了与试验结果吻合较好的STHCC短柱轴压承载力计算式,并给出了该类轴压短柱的设计建议。     

Flexural behavior of profiled steel sheet-concrete composite slabs with crossing steel bars

为研究穿筋压型钢板-混凝土组合板的受弯性能,对穿筋压型钢板-混凝土组合板试件和无穿筋组合板对比试件进行了静力试验。基于试验数据验证了相应的有限元模型,对穿筋的位置和间距进行了参数分析。提出了穿筋组合板的短期刚度计算式。研究结果表明：穿筋压型钢板-混凝土组合板结构形式可靠,可以有效改善组合板弱边方向的受弯能力,应简化为双向板进行设计,采用所提短期刚度公式,计算该类组合板的挠度值与实测值偏差较小。相同条件下的穿筋组合板相对于无穿筋组合板峰值荷载提高43%,刚度提高114%;相对于焊筋组合板峰值荷载提高9%,刚度提高40%。且穿筋组合板开裂荷载更高,加载过程中裂缝开展缓慢;横穿钢筋的数量从3增大到7时,穿筋组合板峰值荷载提高14.5%,刚度提高23.3%;穿筋距离从5mm变化到45mm时,穿筋组合板峰值荷载减小11.7%,刚度降低12%。     

Axial compression behavior of CFRP-confined rectangular concrete-filled stainless steel tube stub column

The mechanical properties of CFRP-confined rectangular concrete-filled stainless steel tube (CFSST) stub columns under axial compression were experimentally studied. A total of 28 specimens (7 groups) were fabricated for the axial compression test to study the influences of length-to-width ratio, CFRP constraint coefficient, and the thickness of stainless steel tube on the axial compression behavior. The specimen failure modes, the stress development of stainless steel tube and CFRP wrap, and the load–strain ratio curves in the loading process were obtained. Meanwhile, the relationship between axial and transverse deformations of each specimen was analyzed through the typical relative load−strain ratio curves. A bearing capacity prediction method was proposed based on the twin-shear strength theory, combining the limit equilibrium state of the CFRP-confined CFSST stub column under axial compression. The prediction method was calibrated by the test data in this study and other literature. The results show that the prediction method is of high accuracy.     

CFRP加固钢筋再生混凝土梁的弯曲性能研究

为研究再生混凝土梁的弯曲性能,进行了钢筋再生混凝土梁及其经CFRP加固后的受弯性能试验研究,分析了再生粗骨料取代率和CFRP加固层数对再生混凝土梁受力性能的影响,比较了钢筋再生混凝土梁加固前后的挠度和裂缝扩展情况。试验结果表明：再生混凝土梁的变形能力和受弯承载力较普通混凝土梁没有明显降低,但其刚度和延性均有所降低,可通过CFRP加固提高其刚度和极限荷载,但不能改善其变形能力; CFRP加固层数对钢筋再生混凝土梁的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载影响较大,其中极限荷载受加固层数影响最大。通过理论计算和有限元分析,建立了钢筋再生混凝土梁及其经CFRP加固后的受弯承载力计算式,理论计算结果与钢筋再生混凝土梁的试验结果符合较好。研究成果可为再生混凝土梁的工程应用提供参考依据。     

内钢板中空方形钢管混凝土叠合柱轴压力学性能研究

为研究中内钢板中空方形钢管混凝土（CFST）叠合柱的轴压力学性能,以内钢板与钢管的强度和壁厚为参数对8个叠合短柱进行轴压试验,以截面尺寸、钢管内外混凝土强度、钢材强度、纵筋与钢管用钢量分配为参数对81个叠合短柱进行有限元分析,对典型构件受力全过程、各部分接触作用以及承载力进行研究。在美国结构设计规范ANSI/AISC 360-16、欧洲钢结构设计规范BS EN 1994-1-1、GB 50936—2014《钢管混凝土结构技术规范》和T/CECS 663—2020《钢管混凝土加劲混合结构技术规程》的组合柱承载力计算公式中增加内钢板承载力项,得到内钢板中空方形CFST叠合构件的轴压承载力计算式。结果表明：轴压荷载作用下,内钢板中空方形CFST叠合柱钢管外混凝土、内钢板、钢管、纵筋以及核心混凝土能协同工作;内钢板强度与壁厚对构件承载力、延性和刚度影响均较小;截面尺寸和混凝土强度对构件承载力贡献最大,但构件延性随着混凝土强度的增大而降低。在T/CECS 663—2020和ANSI/AISC 360-16的组合柱承载力计算公式中增加内钢板贡献项计算得到的承载力值与试验和有限元结果最为接近。     

钢管混凝土X形交叉柱轴压性能研究

为研究圆形和长圆形截面钢管混凝土柱交叉相贯形成的变截面不规则钢管混凝土组合柱,即钢管混凝土X形柱的轴压性能,采用有限元软件ABAQUS建立上述两种截面钢管混凝土X形柱的轴压模型,并通过与试验结果对比验证有限元模型的合理性,在此基础上,对圆形和长圆形截面钢管混凝土X形柱的受力全过程进行分析,并对钢管混凝土X形柱进行参数分析。研究表明,钢管混凝土X形柱在节点交叉区域钢管对混凝土产生不均匀的约束作用,混凝土中心区域受到的约束作用最大,其次是左右区域,钢管相交部位的混凝土受到约束最小,部分截面甚至在混凝土与钢管之间发生脱离。随着混凝土强度提高、钢材强度提高、钢管壁厚增加以及交叉角度加大,钢管混凝土X形柱的轴压承载力相应提高。     

复合约束方钢管混凝土短柱轴压性能有限元分析

为延缓轴压作用下方钢管的局部屈曲,提高方钢管对核心混凝土的约束能力,提出了一种内置方形箍筋的复合约束方钢管混凝土柱。采用有限元软件ABAQUS对该柱进行模拟,研究其在轴向压力作用下的破坏模式、承载能力、延性、箍筋应力分布和复合约束特性,并分析了混凝土强度、方钢管壁厚对其轴压力学性能的影响。研究结果表明：提高混凝土强度、增加方钢管厚度和增设方形钢筋笼均能显著提高短柱的承载能力;方形箍筋在弹性阶段约束作用较小,其主要在弹塑性阶段和流塑性阶段发挥约束作用,设置方形箍筋可以有效提高短柱承载能力和延性,且其对延性的提高更为显著;方钢管对混凝土的约束作用整体表现为“角部大”的特点,方形箍筋可以有效增强对方钢管边长中部区域混凝土的约束作用,进而使混凝土在各方向受到的约束作用趋于均匀。     

钢管混凝土受轴向局压荷载时的工作机理研究

采用通用有限元软件ABAQUS对钢管混凝土受轴向局压荷载时的工作机理进行了研究。计算和分析钢管混凝土受局压时的荷载-变形全过程关系曲线,计算曲线与实验曲线吻合较好。通过分析局压面积比、截面含钢率、钢材和混凝土强度以及端板刚度等对钢管混凝土局压力学性能的影响规律,较深入地认识了钢管混凝土受轴向局压荷载时的工作机理。研究表明,在距局压端高度约0.8倍截面直径或1.0倍截面边长的局压影响区内,核心混凝土局压承载强度与塑性性能有所提高,此局压影响区随局压面积比的增大而减小;随着含钢率和钢材强度的增加,钢管混凝土的局压承载力与塑性性能提高;随着混凝土强度的增加,钢管混凝土局压承载力提高,塑性性能降低;随着端板刚度的增加,局压受力性能趋近于全截面受力的情况。最后,在系统参数分析结果的基础上,提出钢管混凝土局压承载力实用计算方法。     

中空夹层钢管混凝土-钢管K形搭接节点抗震性能试验研究

主管为中空夹层钢管混凝土,支管为空钢管的K形搭接节点,按主圆支圆和主方支圆两种形式加工制作了4个节点,对节点两个支管通过同步往复加载,研究主管通过夹层混凝土加强的K形节点破坏模式、承载力、耗能性能等。分析了试件的滞回曲线、骨架曲线、承载力、延性系数、能量耗散系数等抗震性能指标。结果表明:未加强节点的破坏模式为主管表面塑性破坏,主管夹层灌混凝土的加强节点为支管拉裂破坏;主管夹层灌混凝土提高了节点的刚度和承载力,对于方管尤为显著,但对节点的延性影响不大;相比主圆支圆的未加强试件,夹层灌普通混凝土和粉煤灰混凝土的试件承载力分别提高了43. 7%和52. 1%,节点累积耗能分别提高了57. 6%和64. 0%;相比主方支圆未加强试件,夹层灌普通混凝土和粉煤灰混凝土的试件承载力分别提高了66. 7%和64. 7%,节点累积耗能分别提高了39. 8%和21. 7%,但主管夹层灌普通混凝土和灌粉煤灰混凝土对节点的加强效果区别不大。利用ANSYS软件对试验试件进行有限元分析,分析结果与试验结果吻合良好,并选用主管空心率、支主管直径比及支管径厚比进行参数分析。分析表明:随主管空心率的增大,节点耗能能力和...     

钢管混凝土叠合柱轴压性能研究

为研究钢管混凝土叠合柱轴压性能,基于合理的钢材和混凝土本构关系模型,采用纤维模型法和有限元法分析方法计算叠合柱轴压荷载-变形关系曲线。将理论计算结果与试验结果进行对比,验证了理论分析模型的正确性。在此基础上,对叠合柱的破坏模态、轴向荷载分配以及组成钢管混凝土叠合柱的外围钢筋混凝土、钢管和钢管内部混凝土之间相互作用等进行分析,提出了叠合柱的轴压承载力简化计算式,简化计算结果与试验结果吻合较好。为保证外围钢筋混凝土和内部钢管混凝土较好地协同工作,建议外围钢筋混凝土中箍筋的约束指标与内部钢管混凝土的约束效应系数比值不应小于0.188。