椭圆钢管混凝土长柱偏压受力性能研究

为研究椭圆钢管混凝土(ECFST)长柱的偏压性能,利用ABAQUS建立了偏压作用下椭圆钢管混凝土长柱的数值分析模型,考虑了钢管与核心混凝土的复杂接触问题、材料非线性问题和椭圆截面特征的影响,并利用试验结果验证了数值分析模型的准确性。对钢材强度、混凝土强度、偏心距、径厚比、长短轴比和截面面积等参数进行了分析,评价了各参数对偏压作用下椭圆钢管混凝土长柱轴压承载力的影响,揭示了其破坏模式和受力机理。研究结果表明,偏压作用下椭圆钢管混凝土长柱的破坏模式根据偏心距大小可以分为大偏压破坏和小偏压破坏,根据加载路径的不同可以分为长轴偏压破坏和短轴偏压破坏。椭圆钢管混凝土偏压长柱的轴压承载力随着混凝土强度、钢材强度和截面面积的增大而增大,随着偏心距、径厚比、长短轴比和长细比的增大而减小。研究结果将为建立椭圆钢管混凝土构件的设计方法提供参考。     

含钢率对内配型钢方钢管混凝土柱耐火极限的影响

采用ABAQUS有限元软件,建立了火灾作用下内配型钢方钢管混凝土轴压柱耐火性能的有限元模型,验证了有限元模型的可靠性。在保证钢材总含钢率不变的前提下,对钢管和内配型钢进行分配,对比分析了两种截面形式柱常温承载力和耐火极限。对钢管含钢率、型钢含钢率以及钢材材料强度进行了分析,并对不同截面总含钢率下钢管含钢率分配比例对耐火极限的影响进行了计算和分析。结果表明:保持总含钢率不变,将钢管中部分钢材以型钢的形式置于混凝土中,常温下承载力略有降低,但火灾下耐火极限提高甚为显著;当钢管含钢率占截面总含钢率的50%~60%时,常温下承载力和火灾下耐火极限均能得到充分的发挥。     

高温下钢管约束型钢混凝土柱的受力性能

火灾下无防火保护的结构构件温度会迅速上升,从而造成钢材和混凝土的强度明显下降。为了研究火灾下钢管约束型钢混凝土柱的受力性能,考虑火灾下钢管约束型钢混凝土柱的不均匀温度分布及温度对材料力学性能的影响,提出了火灾下受轴心荷载作用的钢管约束型钢混凝土柱承载力的计算方法。利用有限元软件ABAQUS对提出的计算方法进行了验证,结果吻合较好。进而采用该计算方法对影响高温下承载力的参数进行了分析,研究表明:随着构件截面尺寸的增加以及混凝土强度和钢材强度的提高,构件的承载力逐渐增加,而钢管壁厚的改变对承载力并无太大影响。利用有限元软件ABAQUS分析了荷载比、构件尺寸、钢管壁厚等因素对构件耐火极限的影响,发现耐火极限随着荷载比和钢管壁厚的增加而减小,随着构件尺寸的增加而增大。     

钢管再生混凝土偏压柱受力性能及承载力计算

为了研究钢管再生混凝土偏压柱的受力性能,设计15个试件进行静力单调加载试验,考虑了再生粗骨料取代率、长细比和偏心距3个变化参数。观察试件的破坏形态,获取试件受力的全过程曲线,给出截面应变的分布情况,分析各变化参数对钢管再生混凝土偏压柱受力性能的影响,利用相关理论方法计算钢管再生混凝土偏压柱的极限承载能力。研究结果表明:钢管再生混凝土偏压柱与普通钢管混凝土偏压柱的受力过程及破坏形态相似,钢管最终表现为鼓曲破坏;钢管再生混凝土偏压柱具有较高的承载能力和良好的变形性能;偏心距、长细比对钢管再生混凝土偏压柱的受力性能影响显著,而再生粗骨料取代率对其影响不大。     

高温后方钢管再生混凝土偏压柱受力性能试验

对9个方钢管再生混凝土偏压柱在火灾(高温)处理后再进行静力单调加载试验,考察再生粗骨料取代率、最高恒温温度2个变化参数,对试件极限承载力、刚度、位移延性和耗能能力的影响,得到试件受力的全过程和试件破坏形态,获取了极限承载力、荷载-变形曲线、截面应变分布等数据。研究结果表明:高温后方钢管再生混凝土偏压柱受力破坏过程和形态与普通钢管混凝土相似,均经历了弹性阶段、屈服阶段和破坏阶段;温度对方钢管再生混凝土偏压柱的力学性能有显著影响,随着温度的升高,试件的极限承载力、抗压刚度明显降低;而再生粗骨料取代率的变化对试件的力学性能影响不大。     

钢管初应力对内配型钢的圆钢管混凝土柱受压性能影响

为研究钢管初应力对内配型钢钢管混凝土构件后期受力性能的影响,共设计了12根内配型钢圆钢管混凝土柱进行受压性能试验研究,试验主要参数为初应力系数和荷载偏心率。通过试验研究了内配型钢圆钢管混凝土柱的变形过程、破坏形态及不同参数对构件荷载-变形曲线和受力性能的影响。试验结果表明：初应力系数及荷载偏心率对内配型钢圆钢管混凝土柱最终的破坏形态影响较小,但不同长细比的构件破坏过程有所差异;初应力系数的变化对轴压短柱承载力影响较小,但对偏压柱受力性能有一定影响,随着初应力系数的增大其承载力下降;试验参数范围内,偏心率对柱承载力的影响明显大于初应力系数的影响。基于试验结果对有限元模型的可靠性进行验证,在模型验证基础上,分析钢管初应力对钢管与混凝土之间的相互作用和各部件承载力分配的影响,并进一步分析不同参数（如长细比、偏心率、型钢截面尺寸等）对柱承载力影响系数的影响。结果表明,钢管初应力系数、偏心率和长细比对柱承载力影响系数影响显著,基于此提出考虑钢管初应力时内配型钢钢管混凝土柱受压承载力计算方法,其计算结果与试验和数值结果吻合较好。     

方钢管再生混凝土偏压长柱受力性能试验研究

通过方钢管再生混凝土偏压长柱静力试验研究其受力性能,考虑了长细比、偏心距、截面含钢率及再生骨料取代率4种因素,同时使用DS2声发射信号分析仪对试验进行监测。得到了试件的破坏形态、荷载-位移曲线、荷载-应变曲线及声发射采集绘制混凝土损伤点3D定位图等数据,采用各规范对钢管再生混凝土偏压长柱承载力进行计算,并与实测结果进行比较。分析结果表明,随含钢率的增大,方钢管再生混凝土偏压长柱的刚度相应增大,含钢率越大其延性越好,而偏心距越大其刚度退化也越快,声发射仪器对混凝土损伤定位区域与实际破坏区域较吻合,建议采用GB 50936—2014《钢管混凝土结构技术规范》中给出的公式计算方钢管再生混凝土偏压长柱的承载力。     

钢管约束型钢混凝土柱火作用下受力性能分析

为了得到火作用下钢管约束型钢混凝土柱的抗火性能,采用有限元软件ABAQUS建立钢管约束型钢混凝土柱有限元模型、分析ISO-834标准升温条件下构件的温度场分布和耐火极限。研究截面尺寸、荷载比、长细比等因素对构件耐火极限的影响规律。采用试验数据对分析结果进行验证,吻合较好。     

钢骨—方钢管混凝土柱偏压受力性能的有限元分析

基于15根方钢管混凝土柱偏压受力试验,用ANSYS软件对试验结果进行对比分析,当两者吻合较好的情况下,在组合柱中心设置十字形钢骨,进一步扩大试验参数范围,并根据试验和数值模拟结果对钢骨—方钢管混凝土柱在不同钢管宽厚比和套箍系数影响下的偏压受力性能做出了推论,以供参考。     

钢管混凝土加固钢筋混凝土方形截面偏压短柱受力性能分析

对8根钢管混凝土加固柱试件和1根未加固钢筋混凝土方形截面短柱试件进行偏心受压试验,试验结果表明:采用钢管混凝土加固法能显著提高原柱的承载力和变形能力;随着钢管壁厚的增大,加固柱试件的承载力和变形能力显著提高;随着后浇混凝土强度的提高,加固柱试件的承载力有所提高,但延性降低。在试验研究的基础上,采用通用有限元软件ANSYS对加固柱试验进行全过程受力分析,与试验结果对比后发现,二者吻合良好,有限元分析的承载力最大相差为6%。有限元分析结果表明:弯曲内侧受压的后浇混凝土会受到明显的约束作用,最大约束应力可达10MPa,而弯曲外侧的后浇混凝土受拉,不受约束作用;钢筋混凝土原柱各处混凝土受到的约束力大致相同,在2.0~2.5 MPa之间;由于外套圆钢管对受压侧原柱混凝土和后浇混凝土提供有效约束作用,其最大应力可明显高于其单轴抗压强度。     

圆端形椭圆钢管混凝土长柱偏压受力性能研究

为了获悉圆端形椭圆钢管混凝土偏压长柱的理论计算模型和受力性能,考虑了圆端形椭圆截面特征,提出了圆端形椭圆钢管混凝土本构关系等效方法;基于有限元法建立了圆端形椭圆钢管混凝土长柱在偏压作用下的理论分析模型。对钢材强度、混凝土强度、偏心距、径厚比、长短轴比和长细比等诸多参数进行了系统分析,评价了各参数对圆端形椭圆钢管混凝土长柱偏压承载力的影响,揭示了其破坏模式。研究结果表明:圆端形椭圆钢管混凝土偏压长柱的承载力随着混凝土强度和钢材强度的增大而增大;随着偏心率、径厚比、长短轴比和长细比的增大而减小。最后,基于统一理论提出了圆端形椭圆钢管混凝土长柱偏压作用下的承载力设计方法。研究结果将为建立圆端形椭圆钢管混凝土结构的设计和应用提供参考。     

考虑初应力影响的圆钢管混凝土柱抗震性能研究

由于钢管混凝土特殊的施工模式以及管内混凝土的长期收缩徐变,使得其实际工作的应力状态和常规实验室条件下的单次加载存在明显不同,在一定程度上可以简化为钢管的初应力问题。为了探究钢管初应力对钢管混凝土柱抗震性能的影响,完成了6根圆钢管混凝土柱单调加载和低周反复加载试验,分析了钢管初应力度对试件破坏形态、骨架曲线和滞回曲线的影响规律;在此基础上,分别采用实体模型和纤维模型对考虑钢管初应力影响的钢管混凝土柱的抗震性能进行有限元模拟。结果表明:钢管初应力对钢管混凝土柱的推覆性能影响明显,初应力越大,钢管混凝土柱承载力越低;钢管初应力对其抗震性能影响不明显,仅使得滞回曲线在加载初期刚度降低,随着循环次数的增加,钢管初应力的影响越来越小。该研究可为考虑施工及服役过程影响的钢管混凝土柱抗震性能评估提供参考。     

钢管再生混凝土柱受力性能研究进展

对再生骨料取代率、长细比、偏心距、钢管壁厚对钢管再生混凝土柱受力性能的影响做了归纳总结。长细比和偏心距对钢管再生混凝土的极限承载力影响较为显著,长细比和偏心距增加,试件的极限承载力呈下降趋势。再生骨料取代率的改变对钢管再生混凝土柱的应变影响很大,随着再生骨料取代率的提高,试件的峰值应变呈增长趋势。钢管再生混凝土柱的刚度和耗能特性同样与再生骨料取代率,长细比等性质关系密切。归纳总结了目前研究存在的一些问题以及对未来钢管再生混凝土柱的研究方向进行了一些初步的设想。     

方钢管混凝土柱受力性能研究

以含钢率、长细比、材料强度为主要参数,利用有限元软件ANSYS对方钢管混凝土柱在轴力和水平荷载作用下进行了非线性有限元计算,研究表明：方钢管混凝土柱达到极限荷载后,仍表现出良好的延性和后期变形能力,其受力性能明显优于空钢管试件和钢筋混凝土试件。     

长期荷载作用下内配工字型钢方钢管混凝土偏压柱力学性能分析

利用ABAQUS软件建立了考虑长期荷载作用下的内配工字型钢方钢管混凝土偏压柱的数值分析模型。通过与已有试验数据对比,验证了数值模型的合理性。在此基础上,对该类新型组合柱的荷载-挠度曲线、材料应力发展和分布、材料接触应力等进行全过程分析,同时与不考虑长期荷载作用的结果进行对比,并对长期荷载作用下组合柱承载力的影响因素进行参数分析。结果表明:长期荷载作用下组合柱产生了内力重分布,加速了混凝土受拉区和钢材的塑性发展,降低了钢管和型钢对混凝土的约束作用;考虑长期荷载作用的组合柱极限承载力较一次加载的情况有所减小,对应的跨中挠度增大;在计算参数范围内,长期荷载使内配型钢方钢管混凝土偏压柱承载力降低幅度在15%以内。     

几何缺陷对双向偏压作用下矩形钢管混凝土柱受力性能影响分析

矩形钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁具有便捷的连接方式和节点构造,被广泛用作现代建筑中的结构柱,其常常处于双向压弯状态。考虑组合柱中的相互作用和截面扭转变形的影响,建立了精细化的矩形钢管混凝土柱双向偏心受压作用下力学性能分析的有限元模型,计算结果与已有双向偏压矩形钢管混凝土柱试验结果吻合较好。文章重点分析了初始几何缺陷对构件受力性能的影响。分析结果表明,初始几何缺陷会减小构件沿强轴变形的刚度,增强沿弱轴变形的刚度;几何缺陷控制在构件长度的1/1000以内时,其对极限承载力的影响可忽略。     

螺旋筋增强外包型钢混凝土柱偏压性能

为了研究螺旋筋增强外包型钢混凝土柱的偏压受力性能,设计并制作了22个试件(其中螺旋筋增强外包型钢混凝土柱试件19个和外包型钢混凝土柱对比试件3个)并进行偏心受压静力加载试验,观察试件的破坏过程,剖析失效机理,获取了其荷载-挠度曲线、荷载-应变曲线、截面应变分布和刚度退化曲线,并分析了箍筋间距、偏心距、径长比(D/a,D...     

钢管混凝土偏压柱的性能和强度计算

本文报导了51根钢管混凝土偏压柱的试验结果,其柱端偏心率(e_o/r_c)从0到1.3,长细比(L/D)从4到22。试验表明,钢管混凝土柱的极限强度随偏心率和长细比的增加而显著降低。极限承载能力的总折减系数可表达为由于长细比影响的折减系数和由于偏心率影响的折减系数的乘积。经用极限分析理论的定理证明和实验结果校核,计算公式是合理的,计算结果与本文的和其它文献上的试验结果都很接近。     

L形配钢型钢混凝土矩形柱偏压力学性能研究

L形配钢型钢混凝土(SRC)矩形柱用作高层建筑角柱时,可避免T形配钢SRC柱梁柱型钢不连续造成的传力不直接和应力集中问题。为揭示L形配钢SRC柱偏压力学性能,设计了不同荷载偏心率、长细比和不同配钢形式的5根L形配钢SRC矩形柱和1根T形配钢SRC矩形柱并对其开展偏心受压试验。结果表明：L形型钢在混凝土的不均匀约束作用下,试件裂缝双向不对称发展,且在同一截面高度处,L形配钢SRC柱拉压区的钢筋和型钢不同时屈服;但型钢不对称并没有明显降低试件的承载力和延性。在试验研究基础上建立有限元模型,拓展分析荷载偏心率、长细比、腹板偏心对L形配钢SRC柱偏压力学性能的影响。模型分析表明：L形配钢SRC柱的拉压区界限呈斜直线,但因斜率较小且试件承载力与T形配钢方式无明显差异,在构件截面设计时相对受压区高度可按直线进行简化;分析多种工况的有限元模型,建议取荷载偏心率0.45作为构件设计时大小偏压的初步判别标准。     

复式钢管混凝土偏压柱试验

通过对9个不同尺寸和壁厚的内圆外方的复式钢管混凝土柱试件(其中内(圆)增强方钢管混凝土试件6个,方中空夹层钢管混凝土试件3个),进行偏压试验得到极限承载力和荷载-变形曲线。试验表明,对内(圆)增强方钢管混凝土,内置圆钢管的存在能够对偏压方钢管内核心混凝土起增强作用,且这种增强作用随着圆管管径的增大愈加明显;对于方中空夹层复式钢管混凝土偏压短柱,随着圆钢管管径的增加,其承载力降低的程度愈大。