带环向脱空缺陷的钢管混凝土构件在压弯扭复合#br# 受力作用下的滞回性能研究

为研究环向脱空缺陷对钢管混凝土试件在压弯扭复合受力作用下抗震性能的影响,进行了12个钢管混凝土试件（包括8个带缺陷试件、2个无脱空试件以及2个空钢管对比试件）在恒定轴压力和反复弯扭耦合荷载作用下的滞回性能试验。试验主要参数为：脱空率、弯扭比和轴压比。基于试验结果考察了带脱空缺陷的钢管混凝土试件在压弯扭复合受力作用下的破坏模态,并分析了脱空对试件滞回曲线、骨架曲线、刚度和耗能等力学指标的影响规律,结果表明：环向脱空缺陷的存在会改变钢管混凝土构件的破坏模态,并使试件的承载力、刚度和耗能能力有不同程度的降低。同时,建立钢管混凝土压弯扭构件的有限元模型,分析环向脱空对构件承载力系数,以及钢管与核心混凝土接触时刻的影响规律,在此基础上提出相关工程建议。     

脱空缺陷对钢管混凝土纯扭构件力学性能的影响分析

在合理考虑材料本构关系模型、钢管与混凝土之间的接触模型等的基础上,建立了带脱空缺陷的钢管混凝土纯扭构件的有限元分析模型,并对模型的可靠性进行了验证。采用有限元分析模型,对带缺陷构件受荷全过程中的工作机理进行细致剖析,探究了环向脱空和球冠形脱空对钢管混凝土纯扭构件的荷载-变形曲线及接触应力、承载力等力学性能指标的影响,分析了各重要参数对带缺陷构件力学性能的影响,在此基础上了提出了相关工程建议,以及考虑缺陷影响的承载力折减算式。     

压弯剪复合受力作用下带环向脱空缺陷的钢管混凝土构件力学性能研究

以剪跨比和脱空率为主要参数,对12根带环向脱空缺陷的钢管混凝土构件和2根无脱空对比构件在压弯剪复合作用下的力学性能进行试验,考察环向脱空缺陷对钢管混凝土压弯剪试件的破坏模式、荷载-位移曲线、极限承载力的影响。试验结果表明:试件的抗剪承载力随着脱空率的增大而显著降低,带缺陷试件的抗剪承载力随着剪跨比的减小而增大。通过带环向脱空缺陷的钢管混凝土构件在压弯剪复合作用下的有限元分析模型,对带缺陷试件的钢管与核心混凝土之间接触应力的发展情况进行模拟,界定了其受弯和受剪状态的界限剪跨比。     

方钢管混凝土压弯构件力学性能及承载力的研究

利用轴压方钢管混凝土中钢和混凝土的应力－应变关系模型，采用数值分析方法对方钢管混凝土压弯构件进行分析，分析结果和试验结果吻合良好。     

钢管自密实高性能混凝土压弯构件力学性能研究

进行了38个钢管自密实高性能混凝土压弯构件的试验研究,考察的项目和基本参数有:(1)截面形式,包括22个圆试件和16个方试件;(2)管内混凝土不同浇筑方式,包括自密实、手工振捣和机械振捣;(3)截面径(宽)厚比,从33变化到67;(4)荷载偏心率,从0变化到0.3。研究目的在于:考察钢管自密实混凝土与采用振捣密实的钢管混凝土压弯构件力学性能的差异,并比较规程DL/T5085—1999、GJB4142—2000、AIJ(1997)、EC4(1994)、AISC—LRFD(1999)、BS5400(1979)和DBJ13—51—2003在计算钢管自密实高性能混凝土构件极限承载力时的差异,结果是圆钢管自密实混凝土压弯构件的极限承载能力值按规范计算比试验值低5%～20%,方钢管按规范计算比试验值低4%～15%,唯按EC4(1994)计算的方钢管值略高于试验值。     

考虑脱空缺陷影响的钢管混凝土压弯剪力学性能分析与实用设计方法

完成了12根带脱空缺陷的钢管混凝土试件在压弯剪复合作用下的滞回试验,考察了脱空缺陷对试件破坏模态、滞回曲线、极限承载力、耗能和延性的影响。建立了带脱空缺陷的钢管混凝土压弯剪试件的有限元分析模型,采用试验数据验证了有限元模型的可靠性。利用有限元模型分析了带脱空缺陷的钢管混凝土试件在压弯剪复杂受力作用下的工作机理,揭示了缺陷对钢管与混凝土之间相互作用的影响规律,并系统分析了含钢率、钢材屈服强度、剪跨比、轴压比和混凝土强度等参数对带缺陷试件抗剪承载力的影响规律。在参数分析的基础上,提出了用于区分试件剪切破坏和弯曲破坏的界限剪跨比,回归了考虑脱空缺陷影响的钢管混凝土压弯剪承载力实用计算公式,可为相关规范的制定或修订提供依据。     

钢管初应力对钢管混凝土压弯构件承载力的影响研究

钢管初应力对钢管混凝土力学性能影响一直是众所关注的问题之一。首先进行了钢管初应力对方钢管混凝土压弯构件力学性能影响的试验研究 ,然后对考虑钢管初应力影响时 ,圆形和方形钢管混凝土压弯构件的荷载 变形关系曲线进行了理论分析 ,计算结果得到试验结果的验证。在此基础上 ,分析了初应力系数、构件长细比、截面含钢率 ,荷载偏心率、钢材和混凝土的强度等因素的影响规律 ,最终提出考虑初应力影响时 ,圆形和方形钢管混凝土压弯构件承载力的实用验算方法     

脱空缺陷对长期荷载作用下圆钢管混凝土构件静力性能的影响研究

在钢管混凝土工程的现场检测中已有发现钢管和混凝土之间存在着脱空缺陷,目前关于脱空对于钢管混凝土结构在长期荷载作用下的力学性能的影响尚不明确,因此完成了带脱空缺陷的钢管混凝土构件在长期荷载作用下的变形测试和承载力试验。结果表明,脱空对构件的徐变性能以及长期荷载作用后的极限承载力均有影响,其影响程度和脱空率有关。研究结果可为钢管混凝土拱桥的检测和鉴定提供参考。     

不同受荷条件下脱空缺陷对钢管混凝土构件的承载力和刚度的影响分析

为了解脱空缺陷对钢管混凝土在不同受荷条件下的力学性能影响,将已有报道中不同受荷条件下(压弯、拉弯、压弯扭等)带脱空缺陷试件的承载力和刚度折减系数的变化规律进行比较,并对脱空的影响规律进行探讨。结果表明:在承受压弯荷载时,偏心受压为最不利荷载条件;轴压比和轴拉比分别为压弯荷载和拉弯荷载加载路径下影响带缺陷试件承载力的重要因素;滞回作用能加剧压弯荷载加载路径下的承载力折减;轴压比为0. 3时,脱空对压弯构件承载力和刚度的影响最小;压弯荷载对带缺陷构件承载力的影响比压弯扭荷载更为不利。     

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。     

钢管膨胀混凝土的力学性能研究

依据15个钢管膨胀混凝土试件的试验情况,研究了钢管膨胀混凝土的水化热,自应力及破坏荷载。确定了膨胀剂的最佳掺量,提出了钢管膨胀混凝土相对普通钢管混凝土的极限破坏荷载的提高幅度,通过算例,验证了非线性有限元分析钢管膨胀混凝土力学性能的方法的正确性。这将有利于指导实际工程的应用。     

高温后圆钢管再生混凝土偏压柱力学性能研究

为研究高温后圆钢管再生混凝土柱偏压力学性能的退化规律,考虑温度作用场、再生粗骨料取代率2个变化参数,对9个设计的圆钢管再生混凝土柱试件进行高温后的偏心受压加载试验。观察其受力破坏过程及形态,获取受力全过程的荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、极限承载力等数据,并分析温度和取代率对高温后圆钢管再生混凝土偏压柱承载力、刚度退化、位移延性、耗能等力学性能指标的影响。结果表明:高温后钢管再生混凝土偏压柱的破坏过程和形态与常温试件相似,具有承载力高、变形性能好的特征;随着温度的升高,钢管再生混凝土偏压柱的极限承载力和初始刚度显著降低,随着取代率的变化,钢管再生混凝土偏压柱的承载力、刚度、位移延性、能量耗散等力学性能指标变化不大。     

受多重约束的钢管内混凝土受力性能试验研究

利用已破坏的带有芯钢管的钢管混凝土节点试件,截取尚未破坏的节点区域,对其芯钢管内混凝土施加轴心压力。研究钢管内混凝土在多重约束下的受力性能和极限承载力,分析节点各组成部分对核心混凝土的多重约束作用。试验研究表明,受到多重约束的管内混凝土强度和变形能力有很大提高,若以极限承载力除以混凝土受荷面积,可得到约束混凝土强度为250 MPa左右。通过荷载-位移曲线的分析和约束混凝土受力机理的探讨,证明除约束混凝土外,通过混凝土与钢管的摩擦力及混凝土与钢管的粘结力传给钢管的竖向承载力,对试件的极限承载力也有贡献。     

水平放置后浇钢管混凝土轴向受压性能的分析

通过非线性有限元法,分析了施工过程中采用钢管横置混凝土后浇工艺的钢管混凝土受压构件,由于施工过程中混凝土的自重在钢管中产生的初应力对其力学性能的影响。首先利用文献提供的试验数据验证了在有限元计算方法中参数选择的合理性,并着重对比了考虑浇筑过程与否对钢管混凝土轴向受压构件极限承载力的影响。     

钢管再生混凝土短柱轴压性能试验研究

通过对6根钢管再生混凝土短柱及3根普通钢管混凝土短柱进行轴压试验,研究不同长径比和再生骨料取代率对钢管再生混凝土短柱轴压力学性能的影响。研究结果表明:钢管再生混凝土短柱的变形破坏形式与普通钢管混凝土短柱相似;随再生骨料取代率及长径比的增加,钢管再生混凝土短柱的极限承载力下降。基于试验验证普通钢管混凝土短柱极限承载力计算方法对钢管再生混凝土短柱的适用性,计算值与试验值吻合较好。     

高强钢管膨胀混凝土显微结构分析

通过圆形钢管对膨胀混凝土形成三向约束 ,采用扫描电镜 (SEM)研究约束膨胀混凝土的显微结构与普通混凝土显微结构的差异。试验证明 :加入高效减水剂 ,混凝土晶粒变得小而均匀 ,孔形貌也有较大改变 ,孔壁由尖角变得更加圆滑 ;而由于约束膨胀的填充作用 ,大幅度降低空隙率及孔径 ,定将有效地提高混凝土的弹性模量及强度     

圆钢管混凝土短柱受压力学性能的试验研究

通过对9根圆钢管混凝土短柱试件的试验,首先对其破坏现象及机理进行分析;然后分别探讨混凝土强度、长细比、偏心率三个因素对该类构件力学性能的影响规律,指出偏心率是影响该类构件力学性能的主要因素,短柱范畴内的长细比及大偏压中的混凝土强度影响不明显;并针对该类构件在实际工程中的应用提出建议。