圆CFRP-钢管混凝土构件受弯性能研究

进行16个圆截面CFRP-钢管混凝土构件受弯的试验研究.结果表明,对于包裹纵向CFRP的构件,其弯矩-曲率曲线总体上可以划分为以下三个阶段,即弹性段、弹塑性段和软化段;构件的极限弯矩提高率随着纵向CFRP层数的增大或钢管外径的减小而增大;纵向CFRP可显著提高构件的抗弯刚度.试验结果还表明,从加载开始到极限弯矩,钢管和CFRP在环向和纵向都可以协同工作;纵向受拉的钢管对核心混凝土没有环向套箍作用.在大约0.7倍的极限弯矩之前,纵向应变沿截面高度的分布基本符合平截面假定;构件的挠曲线基本为正弦半波曲线.应用纤维模型法分析圆CFRP-钢管混凝土受弯构件的弯矩-曲率曲线,计算结果与试验结果吻合良好,且总体上偏于安全.     

钢管混凝土叠合构件受弯性能分析

通过10根钢管混凝土叠合构件的受弯试验,研究了其抗弯性能;分别用极限平衡法和条带法计算了试件的受弯承载力,用条带法计算了试件截面的弯矩-曲率全曲线,计算结果与试验结果符合;根据试验结果,钢管混凝土叠合构件截面的弯矩-曲率关系曲线可简化为三折线,并给出了用弯曲刚度表示的三折线的方程。     

脱空缺陷对钢管混凝土拉弯构件性能的影响分析

在合理选用材料本构、单元类型、网格划分和边界条件的基础上,采用有限元分析软件建立了考虑脱空缺陷的钢管混凝土拉弯构件有限元分析模型。在验证模型可靠性的基础上,通过对比分析有无脱空缺陷的钢管混凝土拉弯构件的荷载-变形关系曲线、钢管与混凝土拉力分配、界面接触应力等力学性能指标,明晰了脱空缺陷对钢管混凝土拉弯构件受力性能的影响机理。研究结果表明:球冠形脱空缺陷削弱了钢管对混凝土的约束作用,在构件受拉弯荷载时,混凝土受压区开裂严重因而对构件的抗拉承载力贡献较无脱空构件低;外钢管拉力分配比重较高,所受应力较大,且钢管脱空侧由于缺少混凝土支撑作用从而出现局部屈曲,降低了构件抗拉承载力;构件的抗拉承载力系数随脱空率的增大而减小,但减小幅度趋于平缓;相同脱空率下承载力系数随偏心率增大而降低。     

基于ABAQUS的方钢管再生混凝土受弯构件的承载力分析

用有限元分析软件ABAQUS对已知试验进行模拟以验证模型的正确性,在此模型基础上取不同的几何参数和材料参数进行模拟以得出方钢管再生混凝土受弯构件的承载力计算方法。模拟所得到的跨中弯矩-应变曲线及弯矩-挠度曲线和试验结果较为吻合,证明了模型的正确。在不同参数下的非线性分析所得曲线和试验结果大致趋势相同。通过对方钢管再生混凝土梁的有限元分析,得出了在不同再生混凝土取代率、截面抗弯模量、混凝土抗压强度、钢管壁厚的条件下的方钢管再生混凝土受弯构件的承载力公式。     

T形钢管混凝土受弯构件徐变效应分析

钢管混凝土组合结构中,混凝土徐变效应影响较为明显.采用多轴应力状态下的徐变理论,建立分别考虑中和轴在钢管混凝土内和中和轴在T形梁内的受弯构件理论计算公式,分析其影响因素.研究表明:钢管的厚度、初始弯矩以及混凝土的强度等级对T形钢管混凝土受弯构件徐变效应产生影响.徐变效应随着钢管厚度增大而减弱、初始弯矩增大而增强,而混凝...     

钢管高性能混凝土受弯构件的静力性能(Ⅰ):试验研究及有限元模拟

为给辽宁省地方标准的编制提供依据,对钢管高性能混凝土受弯构件的静力性能展开研究。通过18个试件(内填自密实混凝土的立方试块抗压强度标准值为96 MPa)的静力试验,发现钢管高性能混凝土受弯构件的跨中弯矩-曲率曲线可以分为弹性阶段、弹塑性阶段和下降段。试件挠曲线接近正弦半波曲线,钢管纵向应变基本符合平截面假定,环向受压的钢管对混凝土没有约束力。应用有限元法模拟了试件的跨中弯矩-曲率曲线和变形模态,模拟结果与试验结果吻合良好。总体而言,钢管高性能混凝土受弯构件与普通钢管混凝土受弯构件在静力性能方面没有本质区别。     

钢管煤矸石混凝土受弯构件的受力全过程分析

对具有不同含钢率的 6根钢管煤矸石混凝土受弯构件进行了试验研究 ;利用钢管煤矸石混凝土组合材料及钢材的本构关系 ,采用数值积分方法对构件的受弯全过程进行了详细的理论分析 ;将理论分析与试验研究的结果进行了对比 ;为研究钢管煤矸石混凝土偏心受压构件的力学性能奠定了良好的基础 ;对煤矸石的再利用、节约砂石不可再生资源、保护环境具有重要意义     

钢管混凝土受弯构件极限承载力计算方法探讨

以弹塑性理论为基础,通过对大量试验资料分析,提出了钢管混凝土受弯构件极限承载能力的基本计算公式;并用数值方法对基本公式进行近似拟合,使计算得到简化。     

复合钢管高强混凝土构件受弯性能试验研究

为研究复合钢管高强混凝土构件的受弯性能,完成了8个试件的静力试验。结果表明,试件跨中挠度达到其跨度的1/18时,除个别试件外,承载力均尚未下降;增大方钢管的壁厚或增大圆钢管的直径,都可提高构件的受弯承载力和弹性抗弯刚度。采用简化纤维模型(条带法)计算试件的跨中弯矩-挠度关系曲线,采用叠加法计算试件的受弯承载力,两者所得结果与试验结果均符合良好。     

不同连接形式下圆钢管混凝土构件受弯性能研究

为研究不同连接形式下圆钢管混凝土构件受弯性能,对整体钢管混凝土试件、套筒连接钢管混凝土试件和套筒灌浆连接钢管混凝土试件的受弯性能进行了拟静力试验,采用三分点加载方式,分析了受弯试件承载力、刚度和延性性能,讨论了连接节点受拉区和受压区应变分布情况。结果表明：采用套筒连接和套筒灌浆连接的圆钢管混凝土构件承载力和延性性能均优于整体钢管混凝土构件,挠度变形曲线符合正弦半波曲线,承载力可按照整体钢管混凝土统一理论计算;与整体钢管混凝土构件相比,采用套筒灌浆连接试件刚度提高,初始刚度和使用阶段刚度均提高15%以上,极限阶段抗弯刚度可提高64.3%;套筒连接钢管混凝土试件中套筒仅起到约束作用,其连接节点可视为铰接点,套筒灌浆连接钢管混凝土试件中套筒、灌浆料和所连接钢管混凝土构成统一整体,共同受力,其节点可视为固接节点。     

初应力对方钢管混凝土轴压性能的影响研究

考虑钢管初应力的影响，采用通用有限元分析软件对方钢管混凝土轴心受压构件进行了受力全过程的分析，并以此为基础，分析了不同钢管初应力系数对钢管混凝土构件轴压工作性能的影响，为其进一步的研究提供了基础。     

长期荷载作用下带脱空缺陷钢管混凝土柱的受力性能研究

为研究长期荷载作用对带脱空缺陷钢管混凝土柱受力性能的影响,以脱空类型、脱空率和长期荷载比为主要参数,对长期荷载作用下带脱空缺陷钢管混凝土短柱的变形特性和承载力进行了试验研究。试验结果表明：在长期荷载作用下,与普通无脱空缺陷钢管混凝土柱类似,脱空缺陷钢管混凝土柱徐变系数终值的上限值为0.9;长期荷载比大的脱空缺陷钢管混凝土柱较长期荷载比小的脱空缺陷钢管混凝土柱的承载力略大。采用有限元分析软件ABAQUS,对考虑长期荷载作用影响时脱空构件的受力性能进行分析,有限元计算结果和试验结果吻合良好。利用验证过的有限元模型,系统地分析了长细比、含钢率、钢管屈服强度、混凝土强度、长期荷载比、脱空率和荷载偏心率等参数对长期荷载作用下带脱空缺陷钢管混凝土柱的承载力影响规律。结果表明,混凝土脱空缺陷对考虑长期荷载作用的承载力影响系数的不利影响小于1.5%;现有的考虑长期荷载影响的普通钢管混凝土柱的设计方法可用于预测带脱空缺陷钢管混凝土柱的承载力。     

钢管混凝土偏压格构柱偏心率影响试验研究

进行了5根钢管混凝土格构柱和2根空钢管格构柱偏心受压试验,试验参数为偏心率。试验研究结果表明,随着偏心率的增加,格构柱的极限承载力逐渐降低。所有试件的近载侧柱肢始终处于小偏压状态,远载侧柱肢随试件整体偏心率的增大而由小偏压发展为大偏压状态。与空钢管格构柱相比,钢管混凝土格构柱的承载力、刚度和变形能力均较大。进行了偏心率对钢管混凝土格构柱极限承载力的影响分析。最后,对钢管混凝土设计规程的计算方法进行了探讨。     

CFRP增强方截面钢管混凝土受弯性能研究

以钢管约束效应系数和纵向CFRP增强系数为主要参数,进行16个CFRP增强方钢管自密实混凝土受弯构件的静力试验研究。试验结果表明,试件的弯矩-曲率曲线可以划分为以下三个阶段:弹性段、弹塑性段和软化段;纵向CFRP可以提高试件的抗弯承载力和刚度。对试验结果的分析表明,钢管和CFRP在横向和纵向都可以共同工作;在整个加载过程中,试件变形基本符合平截面假定。应用ABAQUS模拟试件的弯矩-曲率曲线和破坏模态,计算结果与试验结果吻合良好。     

钢管混凝土框架结构力学性能非线性有限元分析

在考虑材料非线性和几何非线性的基础上进行了钢管混凝土柱-钢梁平面框架结构力学性能的非线性有限元分析,核心混凝土采用考虑钢管约束效应的应力-应变关系,钢材采用二次塑流模型或线性强化模型,通过在有限元公式中引入几何刚度矩阵,并在荷载步中更新坐标描述二阶效应来反映框架结构的几何非线性效应。基于近似修正的拉格朗日表述来反映框架结构变形前后位形之间的关系,利用虚功原理建立相应的增量平衡方程,并采用位移增量法求解非线性有限元方程,理论计算结果得到试验结果的验证。分析表明,基于非线性纤维梁-柱单元理论的分析方法可以反映钢管混凝土框架在受力过程中构件屈服和塑性分别沿截面和杆长两个方向扩展的分布塑性特征,并考虑初始缺陷、残余应力等,因此可较好地反映钢管混凝土框架的力学性能。在此基础上对影响钢管混凝土框架力学性能的主要因素进行了参数分析,分析的具体结果可供有关研究或工程应用参考。     

考虑环向脱空影响的椭圆钢管混凝土短柱轴压性能研究

椭圆钢管混凝土由于其力学性能优越,近年来被广泛应用于实际工程中,然而目前相关研究及设计均未考虑其脱空缺陷问题。为此,设计并制作10个带环向脱空椭圆钢管混凝土短柱,并通过轴压试验研究钢材强度和脱空率对其破坏形态、轴压强度、初始刚度及延性的影响规律,获得带环向脱空椭圆钢管混凝土轴压短柱的典型荷载-位移曲线和脱空影响特征。试验研究结果表明：环向脱空使钢管缺乏混凝土支撑作用而产生局部内凹及鼓曲,而约束作用的削弱造成混凝土出现脆性压溃和斜剪面破坏,进而导致试件的承载力、刚度和延性显著降低。环向脱空缺陷(脱空率在2.1%～6.5%)导致椭圆钢管混凝土短柱轴压承载力下降20.6%～34.5%,初始刚度下降10.8%～17.8%,位移延性系数下降8.0%～30.4%。利用ABAQUS有限元分析软件建立带环向脱空椭圆钢管混凝土轴压短柱有限元模型,并基于试验结果对模型进行验证;在试验结果基础上,利用有限元模型研究了材料与几何等参数对其轴压性能的影响,明确环向脱空缺陷对椭圆钢管-混凝土界面接触应力的影响。分析结果表明,随着脱空率的增大,椭圆钢管混凝土轴压承载力和初始刚度明显减小,但当脱空率大于0.5%时,降...     

钢管混凝土构件的承载力分析

分析了钢管混凝土材料的特点与材料力学参数,并采用有限元的块体单元与板壳单元来模拟钢管混凝土柱,对其受力性能和承载能力进行了分析计算,计算结果与轴压试验结果的对比分析表明,有限元计算结果与试验结果吻合较好。     

圆钢管混凝土结构非线性有限元分析

基于合理的钢管混凝土拉、压材料数值本构模型,采用U.L.列式单元增量平衡方程,引入分层梁单元材料非线性分析理论,通过调整截面形心应变和曲率,使梁端内外力平衡,完善了分层单元法,编制了相应的非线性有限元程序,并对已有钢管混凝土结构面内受力,如钢管混凝土偏压柱、不等端弯矩钢管混凝土偏压柱、钢管混凝土压弯构件和钢管混凝土模型拱肋等试验资料进行双重非线性有限元分析。结果表明:几组钢管混凝土模型拱和钢管混凝土压弯构件的荷载-变形曲线和极限承载力与试验结果最接近,验证了本文方法与程序的可靠性,通过与其他学者计算结果相比,表明本文方法具有较高的计算精度。     

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。