带端板的钢管混凝土框架抗震性能的试验

钢管混凝土的端板对钢管混凝土局压力学性能产生一定的影响,变换端板厚度对圆截面与方截面钢管混凝土轴向局压进行试验研究,同时考察截面形状与局压面积比的影响.试验结果表明,随着端板刚度的增加,钢管混凝土的局压力学性能越来越接近全截面受压的情况,截面形状和局压面积比的不同会使端板刚度的影响规律产生差异.采用有限元法计算钢管混凝土的局压承载力获得了较好的计算效果,为进一步的机理分析提供了一条有效的途径.     

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。     

局部承压矩形钢管混凝土短柱力学性能研究

基于单调荷载作用下钢材和混凝土的应力-应变关系模型,考虑了材料本构关系的非线性以及不同材料之间的接触关系,采用ABAQUS有限元分析软件,建立了矩形钢管混凝土短柱在局压偏压下的非线性有限元计算模型。计算分析矩形钢管混凝土受局压偏压时的荷载-变形全过程关系曲线,计算曲线与试验曲线吻合较好。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厚度等对钢管混凝土局压力学性能的影响规律,较深入地了解矩形钢管混凝土受局压偏压荷载时的工作机制。最后,在系统参数分析结果的基础上,提出矩形钢管混凝土局压偏压承载力简化计算方法。     

带端板圆锥形中空夹层钢管混凝土短柱轴向局压力学性能研究

利用有限元分析软件ABAQUS对带端板圆锥形中空夹层钢管混凝土短柱局压力学性能进行有限元分析和相应的试验研究,所得的荷载-位移全过程曲线及短柱破坏形态吻合较好。在此基础上对其受力全过程中上端板、内外钢管及混凝土应力分布情况进行了分析,同时给出了内外钢管与夹层混凝土之间的相互作用,并对锥度、材料强度、空心率、局压面积比、端板刚度等参数对局压时短柱极限承载力及荷载-位移曲线的影响进行了比较。     

圆端形椭圆钢管混凝土短柱局部轴向受压性能研究

圆端形椭圆钢管混凝土构件作为新型异形钢管混凝土构件,具有合理的主、次轴分布和较小的阻流系数,可应用在桥梁墩柱、高架柱和拱塔上,然而目前对其局部轴向受压性能的理论研究尚有不足。提出了一种圆端形椭圆核心约束混凝土等效本构关系模型,考虑了圆端形椭圆截面特征、材料非线性、钢管与核心混凝土的复杂接触问题,建立了局压作用下圆端形椭圆钢管混凝土短柱的数值分析模型;通过试验验证了有限元分析模型的准确性;系统研究了局压面积比、钢材强度、混凝土强度、含钢率、长宽比、截面面积和垫块形状等诸多参数对其局压承载力的影响,揭示其工作机理和破坏模式,基于统一理论提出了圆端形椭圆钢管混凝土短柱的局压承载力计算方法。研究结果将为圆端形椭圆钢管混凝土柱设计和应用提供参考依据。     

无端板方钢管再生混凝土短柱轴向局部受压性能试验研究

以局压面积比α为主要研究参数,对无端板方钢管再生混凝土短柱进行轴向局部加载试验。试验观察其受力过程和破坏形态,得到荷载-位移曲线,分析应变分布与发展情况,并研究局压面积比对其受力性能的影响。结果表明:无端板方钢管再生混凝土短柱与普通方钢管混凝土短柱的轴向局部受压受力过程和破坏模式基本相同;当局压面积比不大于16时,随着α的增加,试件局压弹性模量有降低的趋势,极限承载力降低明显,加载后期下降段越平缓,剩余承载力越大。最后,基于普通圆钢管混凝土短柱局压承载力计算原理给出无端板方钢管再生混凝土短柱轴向局压极限承载力计算公式,计算值与试验值吻合较好。研究结果可为工程应用提供参考。     

钢筋混凝土保护钢管混凝土短柱火灾后力学性能研究

采用试验验证的有限元模型分析了主要影响因素。提出了钢筋混凝土保护钢管混凝土短柱火灾后轴压承载力和轴向刚度的计算方法。研究结果表明：（1）钢筋混凝土保护钢管混凝土短柱火灾后的轴压承载力和轴向刚度明显下降,随着受火时间的增加,轴向刚度的降低幅度更大;（2）截面核心面积比是火灾后轴压承载力降幅变化的主要影响因素。截面核心面积比和含管率是火灾后轴向刚度降幅变化的主要影响因素;（3）提出的简化计算方法可以预测钢筋混凝土保护钢管混凝土短柱火灾后的轴压承载力和轴向刚度。     

局部承压圆钢管混凝土柱力学性能研究

为了研究不同截面形状垫块作用下圆钢管混凝土柱的局部承压性能,进行了14个试件的试验研究,考察了垫块截面形状、局部承压面积比和端板厚度对局部承压圆钢管混凝土柱破坏形态、荷载-变形曲线及承载力的影响。结果表明,垫块截面形状对局部承压圆钢管混凝土柱破坏形态的影响较小,但方形垫块作用试件的承载力和荷载-变形曲线的初始斜率略高于圆形垫块作用试件。在确定钢材和核心混凝土本构模型的基础上,建立有限元模型对局部承压圆钢管混凝土柱的力学性能进行了模拟,总体上模拟结果与试验结果符合较好。最后,根据研究结果修正了以往圆钢管混凝土柱局部承压承载力的计算方法。     

方钢管混凝土轴压短构件局压承载力试验研究

局部承压是工程结构中一种常见的受力情况 ,为了深入认识方钢管混凝土构件在局部压力作用下的性能 ,进行了 2 8个方钢管混凝土轴压短构件局压承载力的试验研究 ,同时还进行了素混凝土局压和钢管混凝土承载力的对比试验 ,以及测量粘结强度的推出试验 ,基于对试验结果的分析 ,考察各主要因素的影响规律 ,并初步建议了方钢管混凝土局压承载力的计算方法。     

方中空夹层钢管混凝土横向局压性能研究

为研究方中空夹层钢管混凝土的横向局压性能,利用ABAQUS软件建立了非线性有限元分析模型,同时以压杆与试件外边长比和空心率为参数,进行了6个试件的试验研究,分析比较了试件破坏形态、荷载 位移曲线、荷载 应变曲线和承载力模拟结果与试验结果的差异及其产生的原因。结果表明:横向局压荷载作用下方中空夹层钢管混凝土具有较好的力学性能;有限元模拟得到的方中空夹层钢管混凝土横向局压性能总体上与试验结果吻合良好。     

内置高强角钢的方钢管混凝土柱偏压性能试验

为了揭示内置高强角钢的方钢管混凝土柱偏压性能,开展了8根该类柱及2根传统方钢管混凝土柱的偏心受压试验,考察了取钢率(角钢质量与总用钢质量之比)、角钢到钢管内壁净距、偏心距等主要参数对柱偏压性能的影响,探讨了内置高强角钢的方钢管混凝土柱偏压承载力计算方法.结果表明:在总用钢量基本保持不变的情况下,合理确定取钢率和角钢到钢...     

Behaviour of concrete-filled steel tubular stub columns subjected to axially local compression

The behaviour of concrete-filled steel tubular (CFST) stub columns subjected to axially local compression was experimentally investigated in this paper. A total of thirty-two specimens were tested. The main parameters varied in the tests are: (1) sectional types: circular and square; (2) local compression area ratio (concrete cross-sectional area to local compression area): 1.44 and 16; and (3) thickness of the endplate: from 2 to 12 mm. A finite element analysis modelling was used for the analysis of CFST stub columns subjected to axially local compression, and a comparison of results calculated using this modelling shows generally good agreement with the test results. The theoretical modelling was then used to investigate the mechanism of the composite columns subjected to axially local compression.     

焊接组合工字形截面轴心受压构件的快捷设计

对于焊接组合工字形截面轴心受压构件，根据等稳原则，结合局部稳定、刚度条件和施工构造要求，推导出构件轴压力与其长细比之间的关系表达式，从而快捷得到轴心受压构件的最佳长细比。最后根据局部稳定的要求得到相应的截面参数，截面设计准确、简捷。     

劲化方形截面钢管混凝土短柱轴压试验研究

采用劲化方形截面钢管混凝土柱可以有效地提高柱钢管壁的侧向刚度,增强其抵抗局部屈曲的能力和改善对核心混凝土的约束作用。通过普通方形截面钢管混凝土柱和劲化方形截面钢管混凝土短柱的轴压试验,对柱的轴压破坏形态、轴力-变形特征、钢管应变等进行了分析。结果表明：劲化带的设置使钢管壁对核心混凝土的约束作用更趋均匀,改变了钢管的局部屈曲变形状态,明显提高了方形截面钢管混凝土柱的轴压承载力和变形能力。根据劲化方形截面钢管混凝土短柱的受力分析,提出了轴压承载力计算式,计算结果和试验结果吻合良好。     

高轴压比下钢管高强混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

通过在约束边缘构件位置和截面中部设置多根钢管,形成了一组不同钢管布置形式的钢管高强混凝土组合剪力墙。通过对8片剪跨比为2.08的剪力墙试件在高轴压比（0.40~0.62）下的低周往复加载试验,研究其破坏形态、承载力、变形能力、滞回性能等。试验结果表明：试件的破坏形态为压弯作用下的受弯破坏,墙体根部混凝土压溃范围为整个试件宽度和300~400mm高度,钢管与混凝土之间没有出现明显的黏结滑移;在峰值荷载前,试件的截面应变分布基本符合平截面假定;与钢筋混凝土剪力墙相比,设置钢管后在轴向压力最大增加19%的情况下,受弯承载力提高了21%~43%,试件的屈服位移角达到1/300,峰值荷载时位移角不低于1/100,极限位移角达到1/75,个别试件接近1/40,变形能力提高了约30%,试件的滞回性能明显改善,表明所设计的钢管高强混凝土剪力墙具有良好的抗震性能和抗倒塌能力。     

钢管混凝土复合柱静力试验与偏心率折减系数计算方法

以偏心率为参数,对4根钢管混凝土复合柱和4根钢管混凝土格构柱进行了受压试验和有限元分析,对比分析了试件的破坏过程与特征、受压承载力和荷载-位移曲线以及荷载-应变曲线。试验结果表明：轴压复合短柱的破坏以钢筋混凝土板的压碎和纵筋屈服为特征,此时钢管混凝土柱肢没有充分发挥其自身的轴压承载能力;偏压复合短柱的破坏形态为近载侧钢筋混凝土板压碎同时柱肢钢管出现鼓曲,对应柱肢的受力状态与钢管混凝土格构柱的相似。当偏心率相同时,钢管混凝土复合柱的初始受压刚度和承载力均大于钢管混凝土格构柱,两者的初始抗弯刚度接近,但由于钢筋混凝土板在受力后期仍可有效传递截面剪力,钢管混凝土复合柱的侧向位移明显小于钢管混凝土格构柱。钢管混凝土复合柱的偏心率折减系数随偏心率的变化情况与钢管混凝土格构柱的基本相似。以钢管混凝土格构柱的基本计算式为基础,利用试验和有限元参数分析结果对其进行修正,得到钢管混凝土复合柱的偏心率折减系数计算方法,折减系数的计算结果与试验结果吻合良好。     

五边形截面钢管混凝土巨型柱受压性能试验研究

为研究某超高层结构中五边形截面钢管混凝土巨型柱的受压性能,设计了6个1/5缩尺的柱模型试件,试件分为钢管内不分腔体仅配钢筋、钢管内分腔体不配钢筋、钢管内分腔体配置钢筋、钢管内分腔体配置钢筋且分腔隔板及竖向肋板在柱中部断开4种类型,对试件进行轴压和偏压试验。为研究试件刚度随加载循环次数的退化,采用单向重复荷载加载,对比研究了各试件的承载力、刚度及退化过程、破坏特征和平截面假定的适用性。试验表明：五边形截面钢管混凝土柱,钢管内不分腔体仅配钢筋的试件承载力较差;钢管内分腔体不配钢筋的试件与配钢筋的试件相比,虽承载力相差不大,但后期承载力下降较快;偏压试件与等截面轴压试件相比,承载力相对小,刚度退化速度较慢;腔体的分腔隔板及竖向肋板若在中部断开,造成刚度突变;腔体内设置竖向和水平肋板,对提高外壁钢板的稳定性有明显的作用;截面变形基本符合平截面假定。