圆形中空夹层不锈钢管混凝土短柱轴压力学性能分析

为了研究圆形中空夹层不锈钢管混凝土短柱轴压力学性能,基于试验建立基准有限元实体模型,开展空心率、混凝土和内外钢管强度等关键参数分析,提出结构承载力修正算法,同时探讨目前国内外相关规程对该类结构承载力计算的适用性。结果表明:研究参数范围内,混凝土、外钢管强度与结构承载力呈线性正比关系;不同空心率下高强内钢管中空夹层结构承载力均高于实心结构,承载力随空心率增大先增后减,空心率为0.46时承载力最高;提出的结构承载力修正算法计算值与试验值吻合较好;目前国内外相关规程计算方法用于该类结构均偏于保守。     

矩形中空夹层钢管混凝土轴压性能有限元分析

利用ANSYS软件对矩形中空夹层钢管混凝土柱这一新型构件的轴压性能,从加载到破坏全过程的力学行为进行了非线性有限元分析。分析模型考虑了钢材和混凝土材料非线性的本构关系,得到轴压短柱加载全过程的荷载—应变曲线。计算结果与已有试验结果吻合,证明采用本模型分析矩形中空夹层钢管混凝土轴压短柱的非线性问题是可行的。     

方中空夹层钢管混凝土轴压强度承载力计算

对轴心受压方中空夹层钢管混凝土的荷载-变形关系曲线进行了数值计算.在此基础上,本文借用方钢管混凝土轴压强度承载力的简化计算公式对方中空夹层钢管混凝土进行计算,该方法简单实用,且简化计算结果与数值计算结果和试验结果均吻合较好.     

锥形高强中空夹层薄壁钢管混凝土构件的弯扭性能研究

采用有限元软件ABAQUS对内、外钢管和加劲肋采用Q690钢材,混凝土采用C120高强混凝土的锥形高强中空夹层薄壁钢管混凝土构件弯扭性能进行数值模拟分析,得到了构件的扭矩-转角关系曲线,分析了构件的破坏形态.研究了不同参数对锥形高强中空夹层薄壁钢管混凝土构件弯扭受力性能的影响.结果表明：弯扭比对构件刚度影响较小,但对构件的破坏形态影响较大.随着弯扭比增大,构件的抗扭承载力降低,抗弯承载力提高,抗扭延性降低,构件更早发生断裂.空心率、锥度、内外钢管径厚比对锥形高强中空夹层薄壁钢管混凝土弯扭构件的抗扭承载力影响较为显著,混凝土强度和内钢管强度对弯扭构件的抗扭承载力影响较小.     

圆中空夹层钢管混凝土轴压短柱承载力研究

为了计算圆中空夹层钢管混凝土短柱的轴压承载力,采用双剪统一强度理论,分析核心混凝土在轴向压力作用下对内外钢管产生的侧向压应力及内外钢管在水平向的承载应力,通过对双剪统一强度理论公式的推导,计算内外钢管的竖向极限承载应力,并结合核心混凝土的承载力,推导出圆中空夹层钢管混凝土短柱轴压承载力的简化计算公式.采用数值方法对公式进行求解,得出承载力计算值,计算结果与国内文献试验结果吻合良好.     

方钢管中空夹层混凝土柱抗压试验分析

通过4根CFDST方钢管中空夹层混凝土柱的轴向承载力试验研究,探讨了CFDST方钢管中空夹层混凝土柱的抗压受力性能以及方钢管中空夹层混凝土柱承载力和抗弯刚度的提高效果,分析了CFDST方钢管中空夹层混凝土柱的破坏特点及其主要的破坏形式。研究结果表明:在本次试验的参数范围内, CFDST方钢管中空夹层混凝土柱的承载力及抗弯刚度得到了的有效提高;对CFDST方钢管中空夹层混凝土柱的破坏有了初步的了解。确定了CFDST方钢管中空夹层混凝土柱承载力的计算方法,与试验结果吻合良好。     

带肋中空夹层方钢管混凝土柱轴压性能的试验研究

由于普通钢管混凝土柱容易出现局部屈曲等问题,近年来,出现了在钢管混凝土内设置加劲肋的新型组合柱的应用与研究,期望通过结构形式的变化改善钢管混凝土的力学性能。作者研究了不同加劲肋类型对钢管混凝土柱的力学性能的影响。本试验设计了单肋、三角形肋、方形肋3种加劲肋形式和不同长细比的中空夹层方钢管混凝土,对其进行了轴心抗压试验。采用数字图像相关法对试件进行了全场应变监测和分析,同时,研究和分析了加劲肋形式对其极限承载力、延性、局部屈曲、荷载位移的影响。试验结果表明,不同长细比试件产生局部屈曲的位置最容易发生在其长度的1/8处至端面范围内或者距离端面1/8处至3/8处范围内。相较于无肋中空钢管混凝土,带肋试件的延性明显提高,其中,采用三角形肋的试件的延性平均提高了76%,但其承载力有不同程度的下降。对试件的极限承载力进行了预测,计算结果与试验结果吻合较好。     

足尺方钢管高强再生混凝土柱轴压试验

为研究方钢管高强再生混凝土柱的轴心受压性能,设计了3个方钢管高强混凝土柱足尺试件.3个试件几何尺寸相同,区别在于混凝土类型与内部构造.试件1为方钢管高强普通混凝土柱,试件2为方钢管高强再生混凝土柱,试件3为腔体内设置钢筋笼的方钢管高强再生混凝土柱.试验加载采用单向重复加卸载的方法.通过试验分析了各试件的破坏特征、承载力、耗能、延性和刚度,采用国内外5种规程对各试件轴心受压承载力进行了计算.研究表明:方钢管高强再生混凝土柱损伤过程和破坏形态与方钢管高强普通混凝土柱类似;方钢管内设置钢筋笼可显著提高试件的承载力、延性和耗能,减缓刚度退化;矩形钢管混凝土结构技术规程(CECS 159—2004)承载力计算公式可用于方钢管高强再生混凝土柱轴压承载力计算,计算结果与实测值符合较好.     

复式钢管高强混凝土轴压短柱力学性能研究

分别对18根不同含钢率及不同混凝土强度等级的复式钢管高强混凝土短柱试件进行了轴压静载实验,得到其在轴压静载下的破坏模式及特点。研究结果表明,采用复式钢管可以有效提高构件的承载能力及变形能力,核心混凝土强度增长的幅度与试件含钢率、内外层钢管径厚比比值呈近似线性关系,获得了复式钢管高强混凝土短柱承载能力计算公式。     

圆钢管高强混凝土轴压短柱性能的试验研究

通过12根圆钢管普通强度混凝土和24根圆钢管高强混凝土轴心受压短柱的试验,描述了圆钢管高强混凝土轴压短柱的试验现象和破坏过程,分析了其破坏机理;讨论了影响圆钢管高强混凝土轴压短柱力学性能的主要因素,包括钢材强度、混凝土强度、含钢率和套箍系数等;比较国内设计规程在计算圆形钢管混凝土强度承载力时的差异,提出可供工程应用参考的结论．     

截面长宽比对矩形钢管高强混凝土轴压构件的影响

基于21根轴压短柱和6根轴压中长柱的实验结果,分析了截面长宽比在1.0～1.6的范围内变化时对构件力学性能的影响.从实验结果中可以看出,截面长宽比对轴压构件极限承载力和弹性阶段刚度的影响很小,可以忽略不计.轴压短柱的实验结果表明,含钢率较高时,在达到极限承载力之前,矩形截面长边的纵向应力-应变关系曲线及纵向应力-横向应变关系曲线与短边的基本重合,截面长宽比越大构件的延性越差;含钢率较小时,构件在达到极限承载力之前就表现出剪切形破坏的趋势,截面长宽比越大越容易发生局部失稳现象.截面长宽比对轴压构件荷载,跨中挠度曲线和相对跨中挠度的影响不大.     

中空夹层钢管混凝土的研究进展

作为钢管混凝土的一种新形式,中空夹层钢管混凝土到目前为止仅有十多年的研究历史.本文首先简要介绍其研究的现状,探讨其在实际工程中可应用的方向,最后对需要进一步开展的工作进行了探讨.     

方钢管约束高强混凝土短柱轴压力学性能

为研究方钢管约束高强混凝土短柱的轴压力学性能,进行了12个试件在循环轴压荷载作用下的试验研究.试验中的主要参数为钢管宽厚比(D/t=47和70)和混凝土强度(C77和C88).试验结果表明,当D/t=70时,方钢管约束高强混凝土短柱的轴压承载力高于同条件的普通方钢管混凝土构件;而当D/t=47时,方钢管约束高强混凝土短柱的轴压承载力则低于普通方钢管混凝土构件;但两种构件的延性无显著差异.对构件的应力分析结果表明,方钢管约束高强混凝土轴压短柱中,钢管在峰值荷载点后屈服;而钢管混凝土构件中,钢管在峰值荷载点前屈服.方钢管约束混凝土构件中钢管对核心混凝土的约束效果高于普通钢管混凝土构件.     

CFRP加固混凝土构件轴压性能试验分析

采用CFRe（carbon fiber reinforced polymer,碳纤维增强复合材料）环绕包裹混凝土棱柱体进行轴压强度试验。该试验研究包裹方式、层数以及原混凝土强度对构件轴压强度的影响,并在此基础上,通过统计分析的方法得到了轴压强度随各影响因素变化的定量计算公式。试验结果表明,CFRP环绕包裹混凝土对轴压强度有一定的提高作用;在保证施工材料和工艺质量的前提下,可以考虑采用仅在最外层搭接的包裹方法,既可有效提高混凝土构件的轴压强度,也能在一定程度上减少CFRP用量。专题试验表明,该定量计算公式有一定的可靠性,可用于定量计算CFRP包裹对混凝土轴压强度的提高作用。     

用有限元法分析钢管初应力对钢管混凝土轴压构件基本性能的…

把钢管混凝土当作一种组合材料，从理论上首次用限元法分析了钢管初应力对钢管混凝土抗压组合力学性能指标和轴压构件承载力的影响，为了验证理论结果，还完成了一批有和无初应力的轴压构件比试验，二者之间吻合较好。     

中空夹层圆钢管超高强混凝土短柱火灾后承载性能试验研究

为研究中空夹层钢管超高强混凝土受压构件火灾后的力学性能,开展了4个火灾后中空夹层圆钢管超高强混凝土短柱轴压试验,夹层超高强混凝土的抗压强度超过160 MPa,通过试验结果可以看出,试件的荷载-位移曲线可以分为四个阶段：弹性阶段、弹塑性阶段、塑性阶段和下降阶段.结果表明：即使试件已经历前期耐火极限试验,该组合构件仍有较好的剩余承载能力和延性性能.剥去试件部分外钢管,对夹层超高强混凝土的碎裂、外钢管的凸曲及内钢管的凹曲破坏机理进行了阐释.建立中空夹层圆钢管超高强混凝土柱有限元计算模型,考虑钢管壁与夹层混凝土之间的接触效应,并根据材性试验对已有的钢材及混凝土火灾后的材料本构关系模型进行修正,将修正后的材料本构关系模型应用到试件数值模拟中,最终计算得到试件有限元模型的破坏模式与试验后的破坏模式近似,荷载-位移曲线计算结果与试验结果吻合较好,试件经历的最高温度对剩余承载力影响显著.     

离心钢管混凝土轴压构件的有限元分析

为进一步研究离心钢管混凝土构件的作用机理，在钢-混凝土组合结构滑移试验结果的基础上，提出考虑滑移影 响的离心钢管混凝土（CCFT）轴心受压极限承载能力的三维有限元模型.该模型采用非线性弹簧单元来模拟钢管与混凝土 接触面处的三向滑移，同时在计算模型中分别反映出了离心混凝土与钢管的非线性特性，对CCFT轴心受压构件在轴向荷 载作用下极限承载能力进行了分析，得到了离心钢管混凝土在轴压状态下结构、钢管与离心混凝土的全过程曲线，计算 结果表明：理论结果与试验结果吻合良好，同时模型能很好地模拟钢管和混凝土两种材料在受力过程中相互间的黏结作 用机理.     

CFRP-钢管混凝土轴压构件试验研究

目的了解圆截面CFRP-钢管混凝土轴压构件的静力性能，分析长径比和弯曲增强系数对该类构件极限承载力和承载力提高率的影响．方法对12根构件开展静力试验并对试验结果进行分析．结果对于长径比较大的试件，纵向受拉区柱中截面纵向CFRP先于纵向受压区柱中截面环向CFRP断裂；对于长径比较小的试件，纵向受压区柱中截面环向CFRP先于纵向受拉区柱中截面纵向CFRP断裂，试件的载荷-柱中挠度曲线可以分为弹性阶段、弹塑性阶段、塑性阶段和下降段；笔者研究对象的延性优于FRP筒内填混凝土轴压构件．结论在长径比相同的条件下，随着弯曲增强系数的增加，极限承载力提高；左弯曲增强系数相同的条件下，随着长径比的增加，极限承载力降低．在长径比相同的条件下，承载力提高率近似随着弯曲增强系数的增加而线性提高；在弯曲增强系数相同的条件下，纵向CFRP对于较大长径比试件的极限承载力提高效果比较显著．     

环状钢骨-钢管混凝土柱轴压性能试验研究

为了研究环状钢骨-钢管混凝土柱轴压承载力以及相关设计参数对轴压性能的影响,对4个普通钢管混凝土柱及12个环状钢骨-钢管混凝土柱进行了卧位加载试验,并对破坏模式、轴向荷载-位移曲线、轴向荷载-侧向位移曲线及应变进行了分析,试验结果表明：与普通钢管混凝土柱相比,环状钢骨-钢管混凝土柱承载力最大可提高20.39%,轴向刚度可提高约82.27%;整体环向板在试验间距范围内对试件承载力影响较小,对轴向刚度提升幅度较大;内配环状钢骨能够显著改变试件的破坏模式,且内部环状钢片和整体环向板在整个加载过程中全程参与受力,对试件整体的承载力和刚度都有着一定的贡献.