外方内圆中空夹层钢管混凝土轴压短柱的极限承载力

在厚壁圆筒统一强度理论解的基础上,根据外方内圆中空夹层钢管混凝土的特点,通过引入混凝土强度折减系数和等效约束折减系数,将外方内圆中空夹层钢管混凝土等效为外圆内圆中空夹层钢管混凝土,推导了外方内圆中空夹层钢管混凝土轴压短柱的极限承载力公式,并将该公式的计算结果与文献试验结果进行了比较。结果表明:该理论公式是正确可行的,该结果为外方内圆中空夹层钢管混凝土轴压短柱的极限承载力分析提供了理论依据,对工程设计有一定的参考价值。     

方钢管-钢骨混凝土柱偏压承载力研究

运用统一强度理论,考虑中间主应力及钢管对混凝土的约束作用,在研究轴心受压承载能力的基础上,引入偏心率和长细比对柱承载力的影响,同时用厚边比影响的等效约束折减系数和混凝土强度折减系数对承载力进行折减,在厚壁圆筒统一强度理论解的基础上得出了方钢管-钢骨混凝土柱偏压极限承载力的计算公式。与有关文献试验结果进行了比较,吻合较好,验证了公式的正确性及可行性。结果表明:该公式有较强的适用性,为方钢管-钢骨混凝土柱偏压承载力分析提供了一定的理论依据,对理论研究和工程设计有一定的参考。     

CFRP-方钢管混凝土轴压短柱承载力分析

采用统一强度理论对CFRP-方钢管混凝土轴压短柱进行受力分析,并引入等效应力系数、混凝土强度折减系数和等效约束折减系数,将CFRP-方钢管混凝土转化为CFRP-圆钢管混凝土,进而建立了CFRP-方钢管混凝土轴压短柱的极限承载力计算公式。将所得理论公式的计算结果与文献资料数据进行对比,验证了该公式的正确性,并进行了影响因素分析。结果表明:随材料拉压比、统一强度理论参数和CFRP厚度的增加,CFRP-方钢管混凝土轴压短柱的极限承载力不断增大,但CFRP的约束效率却随其厚度的增加在减小;所得结论可为CFRP-方钢管混凝土轴压短柱的设计、施工及推广提供一定的理论依据。     

圆中空夹层钢管混凝土柱承载力研究

采用统一强度理论，对圆中空夹层钢管混凝土柱进行了研究，分析了钢管的拉压强度比，及中间主应力对圆中空夹层钢管混凝土柱承载力的影响，提出了圆中空夹层钢管混凝土柱的极承载力计算公式，与文献资料的试验结果作了比较，验证了理论公式的正确性，并得出了中空夹钢管混凝土柱和钢管混凝土具有相同优点等结论。该结果为中空夹层钢管混凝土柱的承载力分计算提供了一定的理论依据，对工程设计有一定的参考价值。以限层析     

钢骨-方钢管自密实高强混凝土短柱的轴压承载力

采用统一强度理论对轴心受压钢骨-方钢管自密实高强混凝土短柱的核心混凝土、钢管以及型钢钢骨在三向应力状态下的轴向极限承载力进行了分析;通过引入考虑厚边比影响的等效约束折减系数和考虑尺寸效应影响的混凝土强度折减系数,将方钢管对混凝土的约束等效为圆钢管对混凝土的约束,从而推导出钢骨-方钢管自密实高强混凝土短柱轴压承载力的理论计算公式;将该公式的计算结果与试验结果和已有公式的计算结果进行比较,各结果吻合良好。结果表明：该公式有很强的适用性,对发挥材料潜力、节约材料具有实际意义,并且为此类结构的研究提供了重要的依据。     

基于统一强度理论的离心钢管混凝土柱轴压承载力研究

运用统一强度理论,考虑钢管因环向受拉导致纵向应力降低的影响,得出了离心圆钢管混凝土短柱轴压极限承载力的计算公式,并通过引入混凝土强度折减系数将离心方钢管混凝土柱,按照面积相等的原则等效为离心圆钢管混凝土柱,得出了其轴压极限承载力的计算式并分析了中间主应力等因素对极限承载力的影响规律,极限承载力随着参数b值的增大而增大。利用文中计算公式所得结果与文献试验结果进行对比,吻合较好,验证了运用统一强度理论进行离心钢管混凝土柱轴压力学性能分析的可行性和正确性。     

内圆外方实复式钢管混凝土柱偏压承载力研究

运用双剪统一强度理论,考虑中间主应力以及内、外钢管对内层混凝土的双重约束作用,在轴心受压的基础上考虑偏心率和长细比对承载力的影响,引入考虑厚边比影响的等效约束折减系数和混凝土强度折减系数,在厚壁圆筒的统一强度理论解的基础上得出了内圆外方实复式钢管混凝土偏压极限承载力的计算公式。与相关文献资料的试验结果进行了比较吻合较好,验证了理论公式的正确性和可行性。该结果为复式钢管混凝土柱的偏压承载力分析提供了一定的理论依据,对理论研究和工程设计有一定的参考价值。     

考虑初应力的方钢管混凝土柱轴压极限承载力统一解

采用双剪统一强度理论,考虑钢管初应力、中间主应力及材料拉压比的影响,对方钢管混凝土短柱的受力机理进行分析。将核心混凝土划分为有效约束区和非有效约束区,引入长细比折减系数,建立考虑初应力的方钢管混凝土柱轴压极限承载力的统一解。通过与试验结果和数值模拟结果的比对,验证了公式的正确性,并针对各参数的影响特性进行讨论。研究结果表明:考虑初应力的方钢管混凝土柱的轴压极限承载力随侧压系数、统一强度理论参数、考虑长细比影响的稳定系数等的增大而增大,随初应力、广义宽厚比等的增大而减小。对考虑初应力的方钢管混凝土柱的研究有一定的参考意义。     

中空夹层钢管混凝土柱在长期荷载作用下的力学性能研究

基于美国混凝土协会ACI 209(1992)提供的混凝土徐变和收缩模型,对长期荷载作用下中空夹层钢管混凝土柱的变形和承载力进行计算。分析加荷龄期、持荷时间、长期荷载比、名义含钢率、钢材屈服强度、内钢管厚度、混凝土强度、空心率、长细比和荷载偏心率等参数对中空夹层钢管混凝土柱变形特性和承载力的影响。最后,在系统分析各影响因素的基础上,提出长期荷载作用对中空夹层钢管混凝土柱承载力影响系数的计算方法。     

基于统一强度理论的钢管自应力混凝土柱极限承载力研究

为预测钢管自应力混凝土柱的极限承载力,基于双剪统一强度理论,对钢管自应力混凝土轴压柱进行受力分析,引入长细比折减系数,考虑混凝土自应力从而得到了约束系数k的计算新公式,构建了一种新的钢管自应力混凝土柱极限承载力理论计算方法。将该计算方法分析的结果与已有试验数据进行对比,两者吻合良好。进一步分析了混凝土强度、钢材屈服强度、自应力值、钢管壁厚和钢管外径对钢管自应力混凝土柱轴压极限承载力的影响,各因素的影响顺序为：钢管外径>钢管壁厚>混凝土强度>钢材屈服强度>自应力值。     

Plastic mechanism analysis of concrete-filled double-skin (SHS inner and SHS outer) stub columns

A plastic mechanism to predict the collapse behaviour of concrete-filled double-skin stub columns is developed and analysed in this paper. Both outer and inner tubes are square hollow sections (SHS). In the analysis, the inner tube is treated the same way as that used in previous research on empty SHS stub columns. New mechanism models are developed for the outer tubes. The effect of local buckling in the outer tube is also studied. The concrete model adopted in this paper considers the effect of confinement of the concrete induced by the double skin tubes. It also considers the strength degradation of concrete for large deformation analysis. It has been found that the effect of local buckling on the collapse curve of the outer tube can be ignored. The concrete model including confinement and strength degradation should be used in order to simulate the collapse behaviour, especially for thin outer tubes. Good agreement was achieved between the plastic mechanism analysis and experimental results.     

Nonlinear analysis of concrete-filled steel SHS and RHS columns

This paper presents an accurate nonlinear finite element model for the behaviour and design of axially loaded concrete-filled square hollow section (SHS) and rectangular hollow section (RHS) steel tube columns. The nonlinear material models for confined concrete and steel tubes were carefully modeled in the finite element analysis. The column strengths and load-axial shortening curves were evaluated. The results obtained from the finite element analysis were verified against experimental results. An extensive parametric study was conducted to investigate the effects of different concrete strengths and cross-section geometries on the strength and behaviour of concrete-filled SHS and RHS steel tube columns. The study was conducted over a wide range of concrete cube strengths ranged from 30 to 110 MPa. The overall depth of the steel tube-to-plate thickness ratio ranged from 10 to 40 covering compact SHS and RHS steel tube sections. The column strengths predicted from the finite element analysis were compared with the design strengths calculated using the American, Australian and European specifications. Based on the results obtained from the parametric study, it is found that the design strengths calculated using the American Specifications and Australian Standards are conservative, while the design strengths calculated using the European Code are accurate, except for the concrete-filled RHS compact steel tube columns having the overall depth of the steel tube-to-plate thickness ratio of 40.     

SHS法制备复相陶瓷热力学

本文介绍了SHS过程反应合成复相陶瓷系统绝热温度T_(ad)的计算方法;并根据对SiC-TiB_2、Si_3N_4-TiB_2、AIN-TiB_2、Ti(C.N.)-TiB_2及Al_2O_3-Ti(C.N)-TiB_2等反应合成系统进行热力学计算,分析了上述反应系统实现SHS的可能性;讨论了稀释剂含量和点火温度T_(ig)对T_(ad)的影响.     

方管“鸟嘴”型相贯节点的研究现状及动向

简述方管“鸟嘴”型相贯节点的优点，综述国内外对方管“鸟嘴”型相贯节点的研究现状，并对今后该节点的研究动向作出预测。     

鸟嘴式K形方管节点疲劳性能试验研究

为研究鸟嘴式K形方管节点的疲劳性能,设计制作8个节点试件开展支管面内受荷工况下的疲劳试验。首先对试件进行静力加载,通过二次外推法得到焊趾处的热点应力值和应力集中系数(SCF),探明此类节点的热点应力分布规律和敏感热点位置。在此基础上开展高周常幅疲劳荷载试验,重点研究节点的疲劳破坏模式、裂纹扩展规律、刚度退化性能以及特征疲劳寿命等。结果表明：方型鸟嘴式K形搭接节点的最大SCF位于支管搭接区,其他节点的最大SCF均位于冠部支管热点;疲劳裂纹萌生于SCF最大值位置,并在萌生后较短时间内扩展贯穿壁厚;疲劳裂纹贯穿壁厚之后的节点刚度退化明显,但累计刚度退化在10%以内;IIW和API规范的S N曲线可用于常规壁厚的鸟嘴式节点疲劳寿命预测,其对薄壁鸟嘴式节点的适用性还有待验证。     

鸟嘴式X形方管节点在支管荷载作用下的应力集中及疲劳性能研究

为研究鸟嘴式X形方管节点的应力集中特性和疲劳性能,设计了8个节点试件,并开展支管轴力工况和支管面内弯矩工况下的疲劳试验。通过静力单调加载试验,测得焊趾附近的应变分布,并采用二次外推法得到热点应力值和应力集中系数(SCF),分析此类节点在典型支管工况下的关键热点区域;同时,基于有限元参数分析揭示节点几何无量纲参数对SCF的影响规律,并提出SCF计算式。在此基础上开展循环加载试验,得到节点的疲劳破坏模式、裂纹扩展过程、刚度退化及疲劳寿命等性能指标。研究表明：支管轴力工况下的SCF最大值位于主管鞍部或支管鞍部,支管面内弯矩工况下的SCF最大值均位于支管冠部;裂纹多萌生于SCF最大值区域,且在裂纹贯穿壁厚之后节点刚度急剧下降;裂纹达到极限长度时,支管轴力工况下的节点刚度退化率在14%以内,而支管面内弯矩工况下的节点刚度退化率最大达40%;国际管结构协会疲劳设计指南的Srhs-N曲线可用于评估鸟嘴式节点的疲劳寿命;在同等名义荷载作用下,鸟嘴式方管节点的疲劳性能要显著优于相同几何尺寸的传统方管节点。     

钻石鸟嘴式方管T形节点热点应力集中系数分析

钻石鸟嘴式节点是桁架式方管结构中一种新的焊接节点型式,本文基于疲劳性能研究的需要,应用有限元方法,分别分析了在支管受轴力和平面弯矩作用下这种T形节点的热点应力集中系数SCF,考察了节点无量纲几何参数β,2γ,τ对SCF的影响效应,并将这种新型节点的SCF与传统方管节点的SCF进行了比较.分析表明钻石鸟嘴式节点在支管轴力作用下,支管和主管的热点应力位置都出现在鞍点;在支管平面弯矩作用下,支管和主管的热点应力位置都出现在冠点;钻石鸟嘴式节点的热点应力集中系数显著低于传统方管节点,意味着前者比后者具有更好的疲劳强度.     

T型方管节点滞回性能的试验研究

为了得到T型方管节点的滞回性能,为进一步研究方管结构的抗震性能打下基础。对轴向往复荷载作用下的12个T型方管节点进行试验研究。试验中6个节点采用弦杆两端约束的边界条件,其余6个节点采用弦杆中部约束的边界条件。得到节点试件的破坏模式和滞回曲线,以及用以评价节点抗震性能的主要参数(承载力、延性和能量耗散系数)。研究不同约束条件和几何参数对节点滞回性能的影响。将节点的极限承载力与单向荷载作用下我国规范公式(GB50017—2003)计算结果、CIDECT公式计算结果和有限元分析结果进行比较。结果表明:节点的破坏模式主要是受压时弦杆表面塑性变形和受拉时焊缝边缘开裂,导致在支弦杆交汇处被拉断;节点滞回曲线饱满,从节点域靠近弦杆侧壁的两侧开裂到节点完全破坏还有很大的耗能能力;焊缝尺寸对节点的滞回性能影响较大。     

Residual stress influence on material properties and column behaviour of stainless steel SHS

The paper describes the influence of forming-induced residual stresses in stainless steel SHS (Square Hollow Sections) on both the material itself and the behaviour of compressed members. The residual stress contribution to the stress–strain diagram concerning the initial modulus of elasticity and non-linearity is shown by the comparison of as-delivered and stress-relieved material. An analytical model covering the influence of residual stresses on material behaviour was developed and verified numerically. The FE study using the Abaqus software determines the influence of residual stresses in compressed members both on local and global buckling. Finally, the study on behaviour of member includes the influence of a varying degree of material non-linearity as an independent parameter representing the behaviour of various steels in long and stub columns with residual stresses.     

K型、KK型搭接方管节点的试验研究

通过对12个搭接方管节点的静力试验, 研究了不同搭接率Ov、支弦杆宽度比β下的K型、KK型部分搭接方管节点的极限承载力、失效模式与破坏机理。节点的失效模式有受压支杆在靠近两支杆搭接区域的局部屈曲、弦杆壁面在拉杆根部以外区域的局部屈曲和受拉支杆沿两支杆搭接处的断裂。应用ANSYS程序对试件进行了弹塑性大挠度分析, 其计算结果与试验结果吻合良好, 验证了ANSYS程序用于节点静力性能分析的可行性。同时, 将试验结果与CIDECT公式计算结果进行了比较, 指出了公式中的不足之处和有待于进一步研究的问题。