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。     

足尺再生混凝土柱小偏压受力性能试验研究

再生混凝土柱受压性能是再生混凝土框架抗震设计的关键。进行了3个足尺再生混凝土柱试件小偏心受压性能试验,采用单向重复加载。各试件纵筋及箍筋配筋相同,3个试件粗骨料取代率分别为0,50%,100%,细骨料为普通砂,粗骨料取代率0的试件为普通混凝土试件。分析了各试件的破坏形态、承载力、刚度、延性、混凝土应变、钢筋应变。研究表明:小偏心受压下,再生混凝土柱的损伤过程及破坏形态与普通混凝土柱类似,两个再生混凝土试件承载力与普通混凝土试件接近,刚度略小于普通混凝土试件,粗骨料取代率50%的试件延性较好,粗骨料取代率100%的试件延性与普通混凝土试件相当,可近似参照现行规范进行再生混凝土柱小偏心受压承载力设计。     

钢筋再生混凝土柱受压承载力试验研究

为了研究钢筋再生混凝土柱的受压性能,设计6个试件进行轴心受压和偏心受压加载试验,考虑再生粗骨料取代率、相对偏心距、配箍率三个变化参数。通过试验观察试件受力破坏过程及形态,获取截面应力分布、变形和极限承载力等重要参数;并分析各变化参数对再生混凝土柱承载性能的影响规律。结果表明:钢筋再生混凝土柱受力破坏过程及形态与普通钢筋混凝土柱相似,均表现为混凝土的压碎;偏心距对试件的极限承载力影响明显,随着相对偏心距的增大,试件的极限承载力逐渐减小,而再生粗骨料取代率对其承载力的影响不显著;采用普通钢筋混凝土的强度计算方法计算钢筋再生混凝土柱轴心受压强度时,试验值比计算值小,偏于不安全,而计算偏心受压强度时,试验值比计算值大。     

圆钢管再生混凝土偏压性能退化及影响因素分析

为了研究圆钢管再生混凝土在偏心荷载作用下的性能退化规律,以再生粗骨料取代率、长细比和偏心距为变化参数,设计了15个试件进行静力单调加载试验,在此基础上分析了其变形延性、耗能能力和刚度退化的演化过程。研究结果表明:圆钢管再生混凝土试件的耗能能力随再生粗骨料取代率的增加而提高,再生混凝土试件的延性比普通混凝土试件的大;长细比在31.3至38.26时,试件的耗能能力增长较快,而长细比过大则降低其耗能能力;试件的变形延性随长细比的增长而增大,而其弹性刚度随长细比的增大而呈线性衰减;偏心受压试件的耗能能力总体上大于轴心受压试件,随着偏心距的增大,试件的延性系数呈稳步增长的趋势;所建议的刚度退化计算模型可为圆钢管再生混凝土受压构件的工程设计提供必要的参考。     

取代率对圆钢管型钢再生混凝土组合短柱轴压性能影响研究

为研究再生粗骨料取代率对圆钢管型钢再生混凝土组合短柱轴压性能的影响,设计制作了5个组合短柱试件。通过轴心受压试验,观察组合短柱试件的受力全过程及破坏形态,获取了试件荷载-位移及荷载-应变曲线,分析再生粗骨料取代率对组合短柱承载力、刚度、延性、损伤及耗能等各项力学性能指标的影响。结果表明:在轴向荷载作用下,型钢首先发生屈服,组合短柱最终由于钢管外鼓屈曲而破坏;随着再生粗骨料取代率的增加,试件承载力逐渐降低,刚度退化较缓慢,损伤度呈现递增的趋势;延性及耗能能力增大,试件表现出较好的变形能力。综合分析建议再生粗骨料取代率取为70%。     

型钢部分包裹再生混凝土偏心受压短柱(强轴)受力性能试验研究

为了研究型钢部分包裹再生混凝土短柱(强轴)的偏心受压性能,设计了6个试件并进行静力加载试验,不同试件的主要变化参数为再生粗骨料取代率、偏心率。通过试验获得了试件的破坏形态、承载力、荷载-挠度曲线、荷载-应变曲线,采用国外相关规范的计算方法对型钢部分包裹再生混凝土短柱(强轴)的偏心受压承载力进行计算,并与试验结果进行了对比分析。研究结果表明:试件的极限承载能力随着再生粗骨料取代率和偏心距的增大而减小;根据规范ANSI/AISC 360-10计算的型钢部分包裹再生混凝土短柱(强轴)的偏心受压承载力与试验结果较为吻合。     

钢管再生混凝土组合柱小偏压性能退化研究

为揭示钢管再生混凝土组合柱在小偏压作用下的性能退化规律,以再生粗骨料取代率、偏心距和长细比为变化参数,进行了6个试件的小偏压试验和1个对比试件的轴压试验。在试验的基础上,分析了各试件的延性指标、耗能能力、侧向挠度变化的演化规律。研究结果表明:再生粗骨料取代率为50%的组合柱初始刚度最小;减小长细比有利于提高组合柱的极限承载力、延性和耗能能力;与轴压组合柱相比,小偏压组合柱的延性差,耗能能力也差;随着荷载的增加,组合柱的侧向挠度呈先缓慢再迅速发展的变化趋势。     

圆钢管型钢再生混凝土组合柱轴压性能及承载力计算

为研究圆钢管型钢再生混凝土组合柱的轴压性能,对11个组合柱试件进行了轴心受压试验,主要考虑了再生粗骨料取代率、钢管径厚比、截面型钢配钢率和长细比等4个设计参数,观察了试件的受力全过程以及破坏形态,获取了试件的荷载-位移曲线及荷载-应变曲线;重点分析了设计参数对组合柱轴压性能的影响。研究结果表明:组合柱主要破坏特征为型钢屈服后钢管表面发生外鼓变形破坏,核心再生混凝土主要发生剪切破坏和压溃破坏;组合柱轴压承载力随再生粗骨料取代率的增加而降低,但试件仍表现出良好的变形能力;减小圆钢管径厚比和增大型钢配钢率均可提高试件的轴压承载力和变形能力;长细比的增大降低了组合柱的轴压承载力;此外,组合柱的横向变形系数约为1.2。在此基础上,基于极限分析法和试验数据,提出了适用于圆钢管型钢混凝土组合柱的轴压承载力计算式,计算值与试验值吻合良好。     

圆钢管型钢再生混凝土组合柱轴压性能及承载力计算EI北大核心CSCD

为研究圆钢管型钢再生混凝土组合柱的轴压性能,对11个组合柱试件进行了轴心受压试验,主要考虑了再生粗骨料取代率、钢管径厚比、截面型钢配钢率和长细比等4个设计参数,观察了试件的受力全过程以及破坏形态,获取了试件的荷载-位移曲线及荷载-应变曲线;重点分析了设计参数对组合柱轴压性能的影响。研究结果表明：组合柱主要破坏特征为型钢屈服后钢管表面发生外鼓变形破坏,核心再生混凝土主要发生剪切破坏和压溃破坏;组合柱轴压承载力随再生粗骨料取代率的增加而降低,但试件仍表现出良好的变形能力;减小圆钢管径厚比和增大型钢配钢率均可提高试件的轴压承载力和变形能力;长细比的增大降低了组合柱的轴压承载力;此外,组合柱的横向变形系数约为1.2。在此基础上,基于极限分析法和试验数据,提出了适用于圆钢管型钢混凝土组合柱的轴压承载力计算式,计算值与试验值吻合良好。     

型钢再生混凝土偏心受压柱刚度及变形分析

以再生粗骨料取代率和相对偏心距为主要参数,完成9个型钢再生混凝土偏心受压柱试验,分析偏心受压柱的破坏特征和侧向挠度变化规律。试验结果表明:型钢再生混凝土偏心受压柱在各个受力阶段的刚度发生变化,并对型钢再生混凝土偏心受压柱的变形特征产生影响。型钢再生混凝土偏心受压柱的最大挠度值随着相对偏心距及再生粗骨料取代率的增加而增大。在试验研究的基础上,根据偏心受压柱的简化力学模型,推导其侧向挠度计算公式,并提出型钢再生混凝土偏心受压柱截面刚度计算公式。利用该公式计算得到的偏心受压柱侧向挠度最大值与实测值吻合较好,可以满足计算要求。     

组合十字形钢管混凝土柱承压性能有限元分析及承载力计算

为研究组合十字形钢管混凝土柱承压性能(轴压、偏压)和承载力计算方法,以有限元软件ABAQUS分析为主要研究手段,结合已有的6个试件的实测数据,并以偏心距、长细比、截面含钢率、混凝土强度等级和钢材屈服强度为变化参数进行了26个试件的拓展分析,探讨了各影响参数对组合十字形钢管混凝土柱承压性能的影响,分别研究了组合十字形钢管混凝土柱轴心受压柱和偏心受压柱的极限承载力计算方法,并提出实用设计算式。研究结果表明：组合十字形钢管混凝土柱极限承载力随着偏心距和长细比的增加而降低,随着含钢率、混凝土强度和钢材屈服强度的提高而提高,其中偏心距和混凝土强度较小时承载力退化较快,承载力随含钢率的增加呈近线性增长,槽钢强度的提高更能提高试件的承载能力。基于约束混凝土理论提出的组合十字形钢管混凝土承压(轴压、偏压)极限承载力计算方法有较好的适用性。     

钢管再生混凝土轴压长柱试验研究及力学性能分析

设计5个圆钢管再生混凝土长柱和5个方钢管再生混凝土长柱,对其进行轴压静力单调加载试验,考虑截面形式、再生粗骨料取代率、长细比3个变化参数,观察试件受力的全过程和破坏形态,得到试件屈服应变、峰值变形、承载力等重要特征点数据,绘制出荷载-变形、荷载-应变、轴压刚度-变形等关系曲线,并分析变化参数对试件承载力的影响规律,采用相关规程计算2种截面形式的钢管再生混凝土轴压长柱的承载力以及在正常使用极限状态下的刚度。试验研究和计算结果表明：钢管再生混凝土轴压长柱受力过程均经历了弹性阶段、屈服阶段和破坏阶段,破坏形态主要有材料强度破坏和弹塑性失稳破坏;再生粗骨料取代率对钢管再生混凝土轴压长柱的承载力影响不大;长细比对圆钢管再生混凝土试件承载力影响较大,随长细比的增加,试件的承载力逐渐降低,而对方钢管再生混凝土试件承载力影响较小。基于计算结果,给出了2种截面形式的钢管再生混凝土轴压长柱的承载力及轴压刚度的设计建议。研究结果可为钢管再生混凝土结构的进一步研究和推广应用提供参考。     

圆钢管再生混凝土长柱偏心受压承载性能试验研究

以偏心距为主要变化参数,对6个圆钢管再生混凝土长柱进行了偏心受压单调加载试验。通过试验观察了试件的破坏形态,分析了荷载-轴向位移曲线、荷载-纵向应变曲线以及延性,并研究了偏心距对试件承载力的影响。结果表明：圆钢管再生混凝土长柱在偏心荷载作用下,先后经历了弹性阶段、弹塑性阶段和承载力下降阶段,具有较好的延性,其破坏主要表现为钢管壁屈曲而导致试件整体失稳破坏;试件的承载力以及纵向变形随着偏心距的增加而降低;建议采用《钢管混凝土结构技术规范》(GB 50936—2014)和《组合结构设计规范》(JGJ 138—2016)进行圆钢管再生混凝土偏压长柱的承载力计算。     

钢-竹组合工字形柱偏心受压性能试验研究

为研究钢-竹组合构件偏心受压时的受力性能,设计制作了36根钢-竹组合工字形柱并进行偏心受压试验。以偏心距、长细比、有无螺钉连接为主要参数,分析不同参数对组合柱破坏形态、承载能力、侧向挠度等的影响。依据采用偏心距增大系数的极限平衡法和引入参数影响系数的统一理论法推导了两种偏压承载力理论计算式。结果表明：钢-竹组合柱受力性能优良,组合效应突出,破坏形态具有一定规律性;偏心距较小时由底部牛腿区域出现竹材劈裂后向中部扩展而破坏;偏心距及长细比较大时由受压侧中部竹板劈裂鼓起后向两端延伸而破坏;偏心距对试件承载力和侧向挠度均有较大影响;有无螺钉对试件承载力无明显影响,布置螺钉减小了侧向挠度;在设计参数范围内,承载力受长细比影响不显著,随长细比增加呈缓慢降低趋势;承载力计算值与试验值吻合良好,误差均在10%以内。     

高温后圆钢管再生混凝土偏压柱力学性能研究

为研究高温后圆钢管再生混凝土柱偏压力学性能的退化规律,考虑温度作用场、再生粗骨料取代率2个变化参数,对9个设计的圆钢管再生混凝土柱试件进行高温后的偏心受压加载试验。观察其受力破坏过程及形态,获取受力全过程的荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、极限承载力等数据,并分析温度和取代率对高温后圆钢管再生混凝土偏压柱承载力、刚度退化、位移延性、耗能等力学性能指标的影响。结果表明:高温后钢管再生混凝土偏压柱的破坏过程和形态与常温试件相似,具有承载力高、变形性能好的特征;随着温度的升高,钢管再生混凝土偏压柱的极限承载力和初始刚度显著降低,随着取代率的变化,钢管再生混凝土偏压柱的承载力、刚度、位移延性、能量耗散等力学性能指标变化不大。     

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。     

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。     

高温后方钢管再生混凝土轴压短柱的受力性能研究

为研究高温后方钢管再生混凝土短柱的轴心受压承载性能,以再生粗骨料取代率和温度为变化参数,设计了24个试件进行轴心受压加载试验,观察高温后方钢管再生混凝土轴压短柱的受力过程及破坏形态,获取其应力-应变曲线、极限承载力等重要数据,并分析再生骨料取代率、温度对该类新型组合构件轴压性能的影响规律;最后对高温后方钢管再生混凝土轴压短柱的极限承载力计算方法予以探讨。试验结果表明:随温度的升高,高温后试件的极限承载力和弹性刚度整体上均呈降低之势,延性系数和耗能均先减后增;随再生骨料取代率的增大,高温后试件的极限承载力降低,弹性刚度先增后减,延性系数和耗能均呈增长之势。     

方中空夹层钢管陶瓷再生混凝土柱偏压力学性能研究

为研究粗骨料类型、空心率、长细比和偏心距对方中空夹层钢管陶瓷再生混凝土柱偏压力学性能的影响,进行了16根试件的偏压试验,其中粗骨料类型分别为废弃陶瓷和天然碎石。试验结果表明：所有试件均表现为弹塑性失稳破坏;试件的极限承载力和抗弯刚度随长细比和偏心距的增大而降低,其中中空夹层试件的极限承载力高于实心试件的相应值;陶瓷再生混凝土试件展现出了较好的延性和变形能力,其极限承载力与普通混凝土试件接近。使用有限元软件对试验进行模拟,模拟得到的荷载-跨中挠度曲线整体与试验曲线接近。采用T/CCES 7—2020和DB 36/J001—2007分别对中空夹层试件和实心试件极限承载力进行计算,计算结果接近试验值。