钢管约束的钢管混凝土短柱轴压性能试验研究

为增强核心混凝土约束作用并改善其力学性能,在钢管混凝土外部增设圆钢管形成钢管约束的钢管混凝土组合柱,以构件类型、内层和外层钢管含钢率及核心混凝土强度等级为参数,设计并完成了14个钢管约束的钢管混凝土短柱和14个钢管混凝土短柱的轴压试验;观察试验现象和不同试件的破坏模式,研究各关键参数对试件轴压力学性能的影响,分析内层和外层钢管应力和应变发展规律,对比分析钢管混凝土和钢管约束的钢管混凝土的承载力和变形性能。研究结果表明:当钢管约束的钢管混凝土套箍系数不小于0.87,可使钢管混凝土柱的剪切脆性破坏转为截面压溃破坏,外观表现为腰鼓形破坏;达到承载力时,外层钢管横向应力可以达到钢材屈服强度,对核心混凝土的约束作用较强;钢管约束的钢管混凝土短柱轴压承载力较含钢率相近的常规钢管混凝土承载力可以提高20%左右,较内部钢管混凝土承载力可提高约70%。基于叠加法和GB 50936—2014《钢管混凝土结构技术规范》,提出两种钢管约束的钢管混凝土轴压承载力计算方法,预测结果与试验结果吻合良好。     

钢管混凝土轴压短柱经济含钢率的探讨

从含钢率,钢管强度和核心砼强度三方面对钢管砼轴心受压短柱的强度提高率进行了讨论分析,对各种材料组合下的钢管砼强度提高率进行了数值计算,得出各规程轴压短柱经济含钢率。     

穿孔肋拉杆约束方钢管混凝土短柱轴压试验研究

为研究穿孔肋拉杆约束方钢管混凝土短柱的轴压性能,完成了穿孔肋拉杆约束方钢管混凝土短柱与仅设约束拉杆、仅设加劲肋、普通方钢管混凝土短柱对比试件的轴心受压试验;观察了试件的受力全过程和破环特征,分析了试件的荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、轴压承载力、延性、含钢率等性能指标.结果 表明:穿孔肋拉杆的设置使钢管壁对核心混凝土的...     

方钢管珊瑚混凝土短柱轴压试验与承载力研究

对9根方钢管珊瑚混凝土短柱进行了轴压试验研究,以试件高度、方钢管壁厚及截面边长为变量,探究了含钢率、长细比对极限承载力的影响。通过引入核心珊瑚混凝土强度提高系数,分析了套箍增强作用。将核心珊瑚混凝土分为有效约束区和非有效约束区,并分别进行了受力分析,提出了承载力计算公式,并比较了计算结果与试验结果,以验证其合理性。     

带端板的钢管混凝土轴向局压力学性能的试验

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。     

轴压荷载下中空夹层钢管混凝土抗扭性能试验研究

以轴压比及截面尺寸为参数,对12个中空夹层钢管混凝土试件进行压-扭试验,并结合数值模型分析了扭转全过程截面剪应变开展及钢管与夹层混凝土相互作用力.结果表明:较小的轴向压力对极限抗扭承载力及扭转刚度均影响甚微,所有试件均表现出较好的延性.承载力受外钢管强度影响较大,受混凝土强度影响较小,夹层混凝土对组合抗扭强度提高的作用...     

锈蚀方钢管混凝土短柱轴压承载力研究

采用ABAQUS有限元软件,建立模拟酸雨溶液腐蚀后方钢管混凝土轴压短柱有限元模型。为模拟钢管锈蚀损伤,在钢材和混凝土的本构关系模型中考虑了锈蚀对钢材的弹性模量和屈服强度的影响。有限元计算结果与试验结果吻合较好,验证了有限元模型的有效性。运用该有限元模型,通过典型算例对锈蚀方钢管混凝土短柱进行轴压全过程分析,比较不同锈蚀率下方钢管混凝土柱荷载-轴向位移关系、外钢管承担的荷载-轴向位移关系、核心混凝土承担的荷载-轴向位移关系的变化规律。并对锈蚀方钢管混凝土轴压短柱进行参数分析,讨论了含钢率、钢材屈服强度、混凝土强度和锈蚀率等参数对方钢管混凝土柱极限承载力的影响,最后给出酸雨腐蚀后方钢管混凝土柱极限承载力建议计算式。     

方钢管混凝土短柱轴压极限承载力研究

采用统一强度理论,对方钢管混凝土短柱的核心混凝土有效约束区和非有效约束区进行受力分析,通过方钢管的宽厚比对方钢管与核心混凝土间的约束效应进行控制,提出了方钢管混凝土短柱轴压极限承载力的计算公式,并对其影响因素进行了分析。然后将其推广到不同截面形式的钢管混凝土短柱轴压极限承载力的计算中,将计算值与试验值进行对比,验证了公式的合理性。该研究为钢管混凝土短柱承载力的研究提供了一定的理论依据。     

带肋方钢管混凝土短柱性能研究

文章进行了1根无肋和5根带肋方钢管混凝土柱的轴压试验,通过改变试件的截面形式对试件的荷载-位移曲线、极限承载力等方面进行研究。结果表明,在含钢率不变的前提下,设置加劲肋的方钢管混凝土的极限承载力低于无肋方钢管混凝土,该试验设置的纵向加劲肋在一定范围内能够改善方钢管混凝土短柱的延性性能。     

带肋薄壁方钢管混凝土轴压短柱设计探讨

薄壁方钢管混凝土能取得较好的经济效果,适宜在结构中用作柱构件。但薄壁钢管在荷载较大时易发生局部屈曲,且降低对混凝土的约束。研究表明,在钢管纵向设置加劲肋可有效延缓管壁局部屈曲,改善构件工作性能。针对该新型方钢管混凝土轴压短柱,探讨子板件最大宽厚比及加劲肋的最小刚度确定方法。最后利用国内外常用的钢管混凝土设计规范对已有充分加劲的试验构件进行承载力计算,通过分析比较确定这些规范计算公式的适用性,供工程实践参考。     

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.     

初始缺陷薄壁方钢管混凝土柱宽厚比研究

引入折减系数α,考虑初始缺陷的影响,采用理论分析与有限元计算相结合的方法,研究有初始缺陷的薄壁钢管混凝土的宽厚比,通过局部屈曲判定曲线得出薄壁钢管的折减系数α在0.87以上.研究表明,初始缺陷使得薄壁钢管混凝土管壁的局部屈曲提前发生,并且随着钢管屈服强度的提高,这种不利影响越趋明显.     

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。     

长细比对方钢管混凝土柱受力性能的影响

以基本试件(BASE)为基础设计3个不同长细比的ZG试件并进行非线性有限元分析,采用在钢管和混凝土之间加入粘接单元的方法。分析得知:柱长细比是方钢管混凝土柱设计的主要影响因素。柱长细比越大,柱承载力越低,因此长细比可适当减小。此外,在方钢管的底部和底角部存在应力集中现象,应力集中区域大约在柱高1/3范围内。对方钢管的底部应加大刚度,柱底角部应加强施焊。混凝土压碎破坏多发生在柱底部,因此在管内混凝土的施工过程中,要保证混凝土柱底浇筑密实。     

钢管混凝土柱的抗火措施

在以往对钢管混凝土柱耐火极限试验研究和理论分析的基础上,针对在钢管混凝土柱外包防火涂料和在核心混凝土中配置专门考虑抗火的钢筋两种防火设计方法进行了研究,在规范ISO-834或GB9978—88《建筑构件耐火试验方法》规定的标准升温曲线升温作用下,分别提供了两种抗火措施下钢管混凝土柱的实用设计方法,并将公式结果与数值结果和试验结果进行对比,均吻合较好。     

圆钢管混凝土受压曲杆的力学性能研究

利用有限元分析软件ABAQUS对圆钢管混凝土曲杆受压时的荷载-变形全过程曲线进行模拟,模拟结果与试验结果吻合良好。在此基础上,通过计算分析,对钢管混凝土曲杆与曲线形空钢管破坏形态的差别进行比较,最后对有关钢管混凝土曲杆的力学性能进行分析。     

带开孔损伤钢管混凝土轴压性能试验研究

为了研究开孔损伤钢管混凝土的力学性能,对14根开孔损伤钢管混凝土构件进行轴压试验研究,考虑开孔损伤率、混凝土强度等级、长细比等变化参数,观察试件的受力全过程及破坏形态,获取开孔损伤钢管混凝土的破坏机理、荷载-变形以及应力-应变曲线,分析开孔损伤率、混凝土强度等级、长细比等变化参数对开孔损伤钢管再生混凝土承载能力及变形性能的影响。研究结果表明:开孔损伤钢管混凝土构件加载后期延性较好,其破坏形式大多为钢管鼓曲后撕裂破坏,开孔损伤率对试件的破坏形态和极限承载力有着不同程度的影响。最后对带损伤钢管混凝土的承载能力计算方法进行探讨,利用现有普通钢管混凝土规范方法进行计算,结果表明,在开孔损伤率(小于0.8%)不大的情况下,现有钢管混凝土规范方法计算结果还是安全的。     

L形方钢管混凝土组合异形短柱的轴压强度研究

在分析L形方钢管混凝土组合异形柱特点的基础上,通过理论计算、有限元分析和轴压试验,对L形组合短柱的计算方法和轴压极限承载力进行研究。按照单肢高宽比等于4的原则,设计制作了L形组合短柱试件,计算采用叠加理论公式,得到试件的轴压极限承载力为3 720 kN;有限元分析采用壳单元、实体单元和接触单元,得到试件的轴压极限承载力为3 518 kN;轴压试验得到试件极限承载力为3 975 kN。分析结果可知,理论计算、有限元分析和轴压试验三者结果吻合,得到了L形组合短柱的轴压极限承载能力,并验证了采用叠加理论计算L形组合短柱轴压极限承载力的可行性。