钢管再生混凝土轴压短柱受力性能有限元分析

为研究钢管再生混凝土短柱轴心受压力学性能,以试验为基础,利用ABAQUS建立非线性有限元分析模型,模拟试验实测荷载-轴向应变曲线,验证有限元分析模型的有效性。以再生混凝土强度、钢管壁厚、钢材强度及再生粗骨料取代率为参数,设计5个钢管再生混凝土轴压短柱进行分析,建模时考虑了钢管对核心再生混凝土的约束作用,分析各参数对试件荷载-轴向应变曲线的影响。研究表明:随再生混凝土强度的提高,钢管壁厚的增加,钢材强度的增大,能有效增强钢管再生混凝土短柱的极限承载力和变形能力。更多还原     

圆钢管含粗骨料超高性能混凝土短柱轴压承载力的正交分析

利用正交试验法分析了钢管外径、钢管壁厚、钢材强度和混凝土强度对圆钢管含粗骨料超高性能混凝土(Ultra high performance concrete with coarse aggregate, UHPC-CA)短柱轴压承载力的影响。结果表明:各因素对圆钢管UHPC-CA短柱轴压承载力的影响由大到小依次为钢管外径钢材强度钢管壁厚混凝土强度;轴压承载力随钢管外径、钢管壁厚和钢材强度的增加而升高,随UHPC-CA强度的增加呈现先略有降低后逐渐增长的趋势,随套箍系数的增加而提升;随着径厚比的增加,Q235钢短柱的轴压承载力降低,而Q345钢、Q390钢短柱的轴压承载力升高。     

方钢管约束型钢超高强混凝土轴压短柱的力学性能

对８根钢管约束型钢超高强混凝土短柱和１根钢管约束型钢高强混凝土短柱进行了轴压试验研究。分析了钢管壁厚、型钢截面形式、钢管屈服强度、混凝土强度对试件轴压力学性能的影响。研究结果表明:试件的极限承载力随着钢管屈服强度、钢管壁厚、混凝土强度提高而增大；钢管壁厚不同而其他条件相同时，钢管宽厚比为４５时极限承载力提高率最大；钢管宽厚比小于４５时，随着钢管屈服强度的提高，试件极限承载力提高不明显；在Ｉ、Ｘ、Ｏ三种配骨形式中，配Ｏ型钢骨的试件极限承载力最高，即Ｏ型钢骨对试件产生的附加约束最大。     

方钢管超高强混凝土短柱轴压性能数值模拟分析

通过有限元软件ＡＢＡＱＵＳ建立方钢管超高强混凝土短柱轴心受压非线性有限元计算模型,研 究了构件受力行为,分析了混凝土强度、含钢率及钢材屈服强度对核心混凝土纵向应力－应变关系以及 构件承载力的影响。结果表明:构件均为强度破坏,方钢管超高强混凝土短柱轴心受压全过程主要分为 弹性段、弹塑性段、下降段、平稳段四个阶段;混凝土强度及含钢率对核心混凝土纵向应力－应变关系曲 线影响较大,钢材屈服强度对其影响不明显;提高混凝土强度、增大含钢率和提高钢材屈服强度均能显 著提高构件承载力,但构件延性随混凝土强度增加而降低,钢材屈服强度对构件延性影响不明显。     

堆石混凝土单轴受压应力-应变全曲线试验方法研究

为了研究堆石混凝土应力-应变全曲线,采用碟形弹簧与钢柱组合成附加刚性元件增强压力机的刚性,研究了碟形弹簧并联与串联联结装置的变形量和刚度以及实现单轴受压端部减摩措施,提出了一种堆石混凝土单轴受压应力-应变全曲线的试验方法。在混凝土压力试验机上进行了堆石混凝土立方体试件单轴受压试验,测得了堆石混凝土受压应力-应变全曲线。试件破坏形态表明,采用的端部减摩措施有效,测得的应力-应变曲线下降段验证了碟形弹簧与钢柱组合装置能够吸收试件破坏时混凝土压力试验机存储的变形能。研究结果为在混凝土压力试验机上进行堆石混凝土单轴受压应力-应变全曲线提供了可行、简便、经济的测试方法。     

后掺骨料混凝土短柱抗震性能试验研究

通过对不同后掺率、不同轴压比的后掺骨料混凝土短柱进行低周往复荷载试验,分析试验中短柱的滞回曲线、承载能力及位移延性、耗能能力、刚度及强度退化等抗震性能。试验结果表明:后掺骨料混凝土短柱的主要破坏形式均为剪切破坏,有相似的破坏过程和破坏特征;随着轴压比的增大,试件承载力有所提高但延性系数下降;荷载-位移滞回曲线大致呈梭形;试件达到峰值荷载后,承载力下降、耗能和延性性能变差。与普通混凝土相比,后掺骨料混凝土短柱的延性系数有所提升,后掺率为10%的试件抗震性能最佳。     

基于声发射技术的钢纤维混凝土受压损伤本构关系研究

通过6组钢纤维混凝土试件轴心受压应力－应变全曲线试验,得到试件的应力－应变全曲线、 声发射撞击数－时间关系曲线和声发射参数,研究钢纤维参数对混凝土力学行为和声发射特性的影响。 结果表明:随着钢纤维体积掺量和长径比增加,混凝土峰值应力和峰值应变明显提高,其韧性和延性得 到显著改善;利用声发射参数分析可区分钢纤维混凝土试件的破坏模式;随着钢纤维的掺入,试件由受 拉破坏向剪切破坏转变。基于试验数据,建立了钢纤维混凝土单轴受压损伤本构关系方程,可为纤维混 凝土的工程应用和相关规程的修订提供参考。     

新型不锈钢与固废混凝土对钢管混凝土短柱高温后力学性能的影响

通过8根新型不锈钢管混凝土(CFSST)轴压短柱试验,考察试件的破坏模态、荷载-应变曲线、极限承载力、延性和刚度等力学性能指标,探究了新型不锈钢与固体废弃物混凝土对钢管混凝土短柱高温后力学性能的影响。研究结果表明两类新型建材对钢管混凝土短柱高温后破坏模态无明显影响,高温作用后CFST短柱的刚度和极限承载力呈下降趋势但延性提高。与传统碳素钢与普通混凝土相比,新型不锈钢与固体废弃物混凝土有效地减缓了试件高温后承载力下降幅度。引入材料强度折减系数后,我国DBJ-T13-51—2020规程计算方法可以较好地评估高温后该类钢管混凝土短柱的剩余承载力。随后利用通用有限元软件ABAQUS建立了有限元分析模型,考察了既有材料本构模型对该类短柱的适用性。     

方钢管超高强混凝土偏心受压中长柱性能分析

为了更好的在实际工程中使用方钢管超高强混凝土偏心受压柱,同时了解该类构件的偏心受 压工作机理,采用有限元软件ＡＢＡＱＵＳ,对方钢管超高强混凝土中长柱偏心受压全过程进行研究,同时分 析长宽比、钢管壁厚、偏心率和混凝土强度等主要因素对其受力性能的影响。研究结果表明:其偏心受 压全过程大致分成弹性、弹塑性和塑性三个阶段;构件的延性随长细比或偏心率的增大而提高;混凝土 强度的提高对构件后期承载力影响不大;随着钢管壁厚的增加,不仅能显著提高其极限承载力,对后期 承载力也有明显的提高。     

钢骨超高强混凝土柱抗震性能试验研究

为研究钢骨超高强混凝土柱的抗震性能,对6根钢骨超高强混凝土柱(λ=2.6)在低周反复荷载下进行试验,并且分析了试件的破坏过程和破坏方式,以及轴压比、配箍率及型钢形式对延性的影响。试验结果表明:钢骨超高强混凝土柱主要破坏形态为弯曲破坏和弯剪破坏,发生弯曲破坏的试件荷载-位移滞回曲线饱满,下降段较为平缓,表现出良好的抗震性能,发生弯剪破坏的试件荷载-位移滞回曲线狭窄,下降迅速,抗震性能较差;配箍率高、轴压比小、配置H型钢试件抗震性能好。更多还原     

全级配混凝土在破坏时的应力和变形关系

为了探讨全级配大骨料混凝土的多轴受力状态，本文采用试验的方法比较了全级配混凝土和湿筛混凝土在双轴拉压受力情况下在破坏时的强度和变形特性。通过对试验结果的分析看出，不论混凝土试件的骨料和尺寸大小如何，其破坏时的极限应力包络线都是相似的，并都可近似用一直线来代替，文中给出了这些极限应力的回归表达式。全级配混凝土与湿筛混凝土在破坏时混凝土的主拉应变与其平均应力具有较高的相关性，而混凝土的主压应变则与在受压方向上的最大压应力值同混凝土的单轴受压强度的比值具有较高的相关性。全级配混凝土与湿筛混凝土在破坏时的应力应变关系曲线具有相似的外形，其本构关系曲线可用统一的模式来描述。最后，用三组图形比较了试验测量结果和给定的本构关系方程的吻合性。     

双层高强螺旋箍筋约束混凝土轴压短柱强度和延性的研究

为了研究双层高强螺旋箍筋约束混凝土短柱在轴压作用下的强度和延性,在国内外学者对约 束混凝土研究的基础上,分析其应力－应变曲线和破坏形态,进而探讨箍筋形式和配箍特征值（综合影 响因素）对双层高强螺旋箍筋约束混凝土短柱强度和延性性能的影响。研究结果表明:模拟与试验结果 吻合较好,增大双层高强螺旋箍筋约束混凝土试件的配箍特征值对提高钢筋混凝土圆柱的极限承载力 和延性有明显效果,结果偏于安全。     

混凝土单轴受压受拉应力-应变全曲线的试验研究

本文应用自制的三轴拉压刚性试验机,测定了混凝土立方体试件的单轴受压和受拉的应力-应变全曲线;比较了立方体与棱柱体试件全曲线的线性;研究了试件端面的受压减摩垫层和受拉粘结工艺。所推荐的根据试验得出的全曲线方程,可供水工结构非线性分析应用。     

自密实混凝土单轴受压应力——应变全曲线试验研究

采用CSS-WAW-1000DL电液伺服万能压力试验机,进行自密实混凝土棱柱体试件单轴受压试验。对自密实混凝土应力-应变全曲线进行分析,给出了自密实混凝土的应力-应变全曲线方程。结果表明:自密实混凝土应力-应变关系曲线与普通混凝土应力-应变关系曲线基本相似,但各特征点的位置有所变化;根据自密实混凝土应力-应变全曲线方程作出的计算曲线与试验曲线吻合较好。     

真三轴应力下塑性混凝土性能及破坏准则

基于5组配合比共45组塑性混凝土立方体试件的真三轴试验,研究了塑性混凝土的力学变形性能和破坏准则。结果表明,塑性混凝土第一主应力-应变关系曲线可分初始反弯段、直线段、曲线段和直线平台段,其中初始段有明显的弹性特征,直线段之后塑性变形较大。当第二、第三主应力较小时,真三轴应力下塑性混凝土试件破坏形态与单轴受压相似,当第二、第三主应力较大时,试件破坏呈现八字形斜裂缝。第一主应力随第二、第三主应力的增加而增大,且对第三主应力的变化较为敏感;对于同组配合比的塑性混凝土,固定第二主应力、变化第三主应力时的黏聚力和内摩擦角与第二和第三主应力同时成比例增加时的黏聚力和内摩擦角相比,分别是2倍和0.5倍左右;塑性混凝土三轴抗压强度是单轴抗压强度的3~5倍。在此基础上,运用强度理论分析了本文及文献的试验数据,建立了真三轴应力下塑性混凝土的二参数、三参数和四参数破坏准则,并与普通混凝土进行了比较。     

塑性混凝土立方体和圆柱体试件的力学特性数值模拟研究

为研究塑性混凝土立方体和圆柱体试件力学特性的差异,采用 FLAC3D 有限差分软件模拟了塑性混凝土单轴压缩试验,数值模拟得到的塑性混凝土单轴应力 - 应变关系与试验结果基本一致,说明采用 FLAC3D 开展塑性混凝土力学特性数值分析是可行的。在此基础上,分别开展了立方体和圆柱体塑性混凝土试件的三轴试验数值模拟,获得了塑性混凝土试件应力 - 应变曲线、峰值强度和峰值应变,并分析了两种试件位移云图。研究表明在相同参数下立方体试件峰值强度普遍比圆柱体试件偏大,峰值强度随着围压近似线性增长。     

碳纤维钢骨－钢管混凝土柱抗震性能研究

针对目前钢管混凝土特性,研究了碳纤维钢骨－钢管混凝土柱在循环荷载作用下的力学性能, 制作3个试件进行拟静力试验,并利用有限元软件,分析不同混凝土强度、碳纤维层数、轴压比以及钢管 直径因素对柱的受力影响情况进行模拟。结果表明:随混凝土强度在一定范围内的提高,结构承载力提 高;碳纤维层数的增多,对构件初期刚度影响不大,极限荷载值有所提高;构件的轴压比在一定范围内越 大,试件的极限承载力降低,试件后期越容易出现快速破坏;构件内部钢管直径变大,构件的极限承载力 有所提高。综合看出碳纤维钢骨－钢管混凝土柱有较好的延性,具有良好的抗震性能。     

循环加载下塑性混凝土的应力-应变曲线分析

通过设置4组配合比浇筑圆柱体和棱柱体试件,进行了抗压强度和弹性模量试验。试验分析了应力-应变曲线、预压段和未预压段以及循环段的应力-应变曲线的特点,比较了预压段与未预压段的应力-应变曲线。通过对曲线斜率的分析,了解试件孔隙存在的微观性,明确预压时循环次数对应力-应变曲线的影响。试验结果表明:塑性混凝土应力-应变曲线的上升段较普通混凝土有明显的不同,预压段的应力-应变曲线的斜率先增加后减小,而未预压段的曲线斜率一直增加。同时,可以宏观地明白试件内部孔隙存在的微观性,得出预压次数对应力-应变曲线的影响并不大。所得出的结论对塑性混凝土今后的科学研究与工程应用具有一定的借鉴。     

混凝土双轴弹模-徐变试件垫层效果试验分析

混凝土双轴受压弹模和徐变试验加载应力控制在相应龄期棱柱体强度的30%~40%,相比混凝土抗压强度试验,试件表面轻微不平整和倾斜以及钢承压板与试件承压面的摩阻对混凝土双轴弹模和徐变试验结果的影响更大。为减小混凝土试件承压面轻微不平整和倾斜以及钢压板与混凝土试件间的摩阻对混凝土双轴弹模和徐变试验结果的影响,提出适用于混凝土双轴弹模和徐变试验、能使混凝土试件在弹性变形阶段整体应力应变均匀性好的垫层。通过棱柱体混凝土试件单轴受压时不同材料和组合的垫层对应变偏差率、应变曲线及弹性特征影响的比较,筛选3种组合垫层进行双轴弹模验证试验。结果表明聚四氟乙烯薄膜(PTFE)夹土工布的组合垫层能在双轴受压弹模试验中有效降低试件竖向和横向应变偏差率,使混凝土试件应力分布均匀,2层1.0 mmPTFE夹1.2 mm土工布的组合垫层总体效果最好。     

三向受力状态下大骨料和湿筛混凝土动态强度特性研究

利用静、动三轴试验机对三级配混凝土及其湿筛二级配混凝土进行了动态三轴强度试验研究。通过近千个试验数据,分析了加载速率(应变率为10-5/s~10-2/s)和应力比对三级配和二级配混凝土破坏形态及强度的影响规律。试验结果表明,应变速率对混凝土试件的宏观破坏形态几乎没有影响,破坏形态的变化主要取决于应力比。随着应变率的增加,三级配和二级配混凝土的强度随之增加。总体上,有拉应力存在的应力组合情况下,混凝土的动态强度增加明显。动态强度增加系数在三轴拉-压-压荷载下最大,而在三轴压荷载下最小。在八面体应力空间中,随着应变率的增加,破坏面的八面体正应力、剪应力均相应增加,而相似角保持不变。