自应力钢管混凝土界面粘结性能的非线性有限元分析

采用有限元分析软件ANSYS对钢管与核心自应力混凝土界面粘结性能进行分析,对混凝土施加温度作用模拟自应力混凝土的特性,建立了钢管自应力混凝土推出试验的分析模型.将模型分析所得的界面粘结强度和粘结强度-滑移曲线与20组试验数据进行对比研究,结果表明数值分析结果与试验结果吻合良好.在此基础上,探讨了不同自应力、核心混凝土强度及含钢率对钢管自应力混凝土界面粘结强度的影响,结果表明,钢管自应力混凝土的界面粘结强度受核心自应力混凝土强度的影响不明显,随含钢率的增大而略有增大,随自应力值的增大而显著增大.     

圆钢管自应力自密实混凝土短柱轴心受压性能研究

通过对18根圆钢管混凝土短柱进行轴心受压试验,研究初始自应力、钢管壁厚和混凝土强度对其破坏形态、荷载-位移曲线、承载力和变形能力等的影响。试验结果表明：初始自应力对圆钢管自应力自密实混凝土短柱的破坏形态影响不明显,在轴心荷载作用下,所有短柱均为剪切破坏;初始自应力可显著提高圆钢管自应力自密实混凝土短柱的轴压刚度和承载力,其中承载力提高幅度可达27.5%;初始自应力会导致圆钢管自应力自密实混凝土短柱的变形能力明显降低,极限位移和破坏位移大幅减小;钢管壁厚和混凝土强度对圆钢管自应力自密实混凝土短柱承载力的影响幅度受初始自应力的影响。最后,考虑初始自应力的影响,建立圆钢管自应力自密实混凝土短柱轴心受压承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。     

外套方钢管自密实混凝土加固RC方柱 轴压性能受力分析

在5根外套方钢管自密实混凝土加固RC方形截面短柱和2根未加固RC方形截面短柱轴压试验的基础上,采用大型有限元软件ABAQUS建立有限元计算模型,将计算得到的极限荷载和荷载-纵向位移曲线与试验结果进行对比,二者吻合良好。在此基础上,进行组合结构加固柱的轴压工作机理分析和参数分析,结果表明:钢管在组合结构加固柱达到极限荷载前就已屈服;原柱、钢管和新增混凝土持荷分配的变化规律与所处的加载阶段有关。提高新增混凝土强度,极限荷载下新增混凝土的持荷比例增大,原柱和钢管的持荷比例减小;增大钢管壁厚或提高钢管屈服强度,极限荷载下钢管的持荷比例增大,原柱和新增混凝土的持荷比例减小。     

圆形钢管自密实混凝土加固RC方柱偏压性能有限元分析

通过4根短柱(1根RC方柱和3根钢管自密实混凝土加固柱)的偏心受压试验,研究外套钢管自密实混凝土加固法对RC方柱承载力和延性性能的影响,结果表明加固后RC柱的承载力与延性得到大幅提高,且加固柱的承载力随偏心距的增大而减小。为进一步研究钢管壁厚和后浇混凝土强度对加固效果的影响,采用了通用有限元软件ANSYS对加固偏压柱的受力全过程进行了计算分析。经验证,计算所得试件的荷载-变形曲线与试验结果吻合良好。在此基础上对加固柱进行参数分析研究,研究结果表明:偏心距对加固偏压柱的承载力影响最为明显,其次是钢管壁厚,自密实混凝土强度的影响较小。     

钢管混凝土加固锈蚀损伤柱偏压性能数值计算分析

采用电化学加速锈蚀方法获取20个不同锈蚀损伤柱,并利用钢管混凝土加固法对其中13个锈蚀损伤柱进行加固。通过偏心受压试验,获得了锈蚀柱和加固柱的破坏形态、承载力和荷载-挠度变形曲线。在试验研究基础上,建立了钢管混凝土加固锈蚀钢筋混凝土（reinforced concrete,RC)柱偏压性能有限元模型,并将有限元计算结果与试验结果进行了对比分析。结果表明,所建的有限元模型能够准确模拟出加固柱的破坏形态,加固柱承载力试验值与计算值之比的均值为0.956、标准差为0.031、变异系数为0.032,所建有限元模型可以较为准确地计算钢管混凝土加固锈蚀RC柱的偏压性能。利用该模型对加载过程中加固柱各部分的应力分布、发展情况、偏心距的影响以及钢管对受压弯曲内侧和外侧混凝土的约束作用进行了详细分析,进一步揭示了加固柱的受力机理。     

钢管自应力混凝土柱抗剪性能有限元分析

采用有限元软件ABAQUS对钢管自应力混凝土柱抗剪性能全过程进行分析,计算得到的试件荷载-位移曲线、抗剪承载力与相关试验结果对比吻合较好.在此基础上,研究了钢管自应力混凝土柱抗剪时的破坏形式以及自应力对钢管混凝土柱抗剪承载力的影响.结果表明剪跨比会改变其抗剪时的破坏形式,剪跨比λ<0.4时,试件具有剪切破坏特征,λ>0.4时,试件具有弯曲破坏特征,λ=0.4时,试件兼具剪切破坏和弯曲破坏特征;钢管自应力混凝土柱抗剪承载力比普通钢管混凝土柱抗剪承载力高,且抗剪承载力随自应力增大而提高,提高幅度与剪跨比有关,当剪跨比λ<0.4时,自应力对抗剪承载力影响较大,当剪跨比λ≥0.4时,自应力对抗剪承载力影响较小.     

方钢管自密实混凝土加固RC方柱偏压性能有限元分析

在7根方钢管自密实混凝土组合加固柱和1根未加固RC方柱小偏心受压试验研究基础上,利用ABAQUS软件进行有限元计算,研究组合加固柱的工作机理,分析外套钢管厚度、偏心距和后浇混凝土强度等参数对加固柱受力性能的影响规律。结果表明:随着荷载的增大,混凝土的应力在试件的角部位置逐渐达到最大。外套钢管的厚度越大,试件的极限承载力越大,结构延性越好;偏心距越大,试件的极限承载力越小,延性越差;后浇混凝土强度对试件极限承载力的影响不明显,后浇混凝土强度越高试件的延性越差。