内配型钢圆钢管混凝土构件受弯性能分析计算

采用有限元软件ABAQUS建立内配型钢钢管混凝土受弯构件力学模型,借助已有试验验证模型的合理性,在此基础上研究该类构件在弯矩作用下的变形规律、受力过程和破坏模态,分析构件材性、型钢含钢率、型钢截面形式等参数对内配型钢钢管混凝土受弯构件极限承载力及抗弯刚度的影响;引用欧洲规范中组合柱抗弯承载力计算公式进行计算,并将计算结果与已有试验结果及有限元模拟结果进行对比,二者吻合良好,说明欧洲规范中组合柱抗弯承载力计算公式可用于该类构件的设计计算.研究结果可为内配型钢钢管混凝土受弯构件设计提供参考.     

T形钢管混凝土组合构件抗弯性能

将两根矩形钢管直接焊接形成新型T形钢管混凝土组合构件,进行了8组共16个T形钢管混凝土组合构件的抗弯试验,分析了含钢率、剪跨比、截面尺寸等参数对新型T形钢管混凝土组合构件抗弯性能的影响,比较了新型T形钢管混凝土组合构件和传统T形钢管混凝土组合构件的抗弯性能.运用有限元软件ABAQUS对构件的弯矩-挠度曲线进行了全过程分析.数值分析结果与试验结果符合良好,两者的承载力差值在5%以内.提出了新型T形钢管混凝土组合构件抗弯极限承载力的计算公式,并运用该公式计算了5组试件的弯曲极限承载力,计算结果与试验结果误差最大为14%,结果令人满意.     

不对称型钢混凝土梁抗弯承载力

进行了不对称型钢混凝土梁抗弯承载力试验,通过两根试件的单调加载试验,确定了不对称型钢混凝土梁的抗弯承载力、破坏形态及截面应变特征等基本性能;建立了型钢混凝土梁有限元模型,有限元分析得到的构件抗弯承载力与试验结果吻合较好,验证了有限元分析模型的正确性.推导了不对称型钢混凝土梁抗弯承载力实用计算方法,计算结果与试验数据及有限元分析结果符合较好,为不对称型钢混凝土梁在实际工程中的应用提供了设计依据.     

PSC桩抗震性能有限元分析

运用ABAQUS有限元分析软件对预应力离心钢管混凝土管桩（PSC桩）进行抗震性能有限元分析,根据有限元模拟结果对其破坏特征、滞回曲线以及骨架曲线进行初步分析,并通过改变钢管壁厚、混凝土壁厚以及预应力筋配筋率,分析其对抗震承载力的影响。结果表明,PSC桩破坏表现出明显的塑性特征,滞回曲线呈梭形,形状饱满,耗能能力好;随着钢管壁厚的增加,PSC桩的抗震承载力增加较为明显,随着预应力筋配筋率的增加,抗震承载力有一定程度提高,混凝土壁厚对PSC桩抗震承载力几乎没有影响.     

预应力混凝土管桩抗剪承载力计算方法

预应力混凝土管桩在工程中得到了广泛应用.在水平地震力作用下管桩受到剪力作用.目前,尚无预直力混凝土管桩的抗剪承载力计算方法.文章通过试验以及理论分析给出了环形截面的抗剪承载力计算公式,理论计算与试验结果吻合较好.     

PHC管桩与承台连接节点试验研究与有限元分析

对4个预应力高强混凝土(PHC)管桩与承台连接节点进行了低周往复荷载试验,描述了试件的破坏过程和形态,分析了桩身混凝土、锚固钢筋以及碳纤维约束预应力混凝土管桩(CFRP)的应变,对构件的滞回曲线、承载力和位移延性等进行了研究.试验结果表明,在弯矩作用下,节点区域混凝土被压碎,节点区锚固钢筋约束减弱,形成铰接点,节点转动能力变大;在桩身混凝土中掺入钢纤维以及配置非预应力筋可以提高节点的位移延性;在进行节点设计时,应保证承台不会由于桩端转动时产生的挤压力或撬力作用过早地发生破坏.采用有限元分析软件Open Sees对节点在往复荷载作用下的受力性能进行了模拟分析,计算结果和试验结果吻合较好.     

预应力钢绞线超高强混凝土管桩轴压性能研究

通过对2种常用桩型的预应力钢绞线超高强混凝土管桩和预应力钢绞线复合配筋超高强混凝土管桩进行轴压性能试验、数值模拟分析和经验公式计算,研究了管桩的极限轴压承载力、极限轴压变形及破坏特征．结果表明：所有管桩试件均呈现受压破坏,混凝土首先压碎,导致纵筋向外压曲,箍筋拉断．数值模拟得到的桩身破坏断面与试验桩身破坏断面吻合较好,数值模型可以较为准确地预测管桩极限轴压承载力和极限轴压变形．预应力钢绞线超高强混凝土管桩以及预应力钢绞线复合配筋超高强混凝土管桩的抗压承载力建议按照国家标准图集《预应力混凝土管桩》(10G409)中公式进行计算．     

预应力混凝土支护管桩抗剪计算分析

基于Mohr-Coulomb破坏准则,对预应力混凝土支护管桩沿斜截面破坏时的受力机理进行理论分析,根据预应力混凝土支护管桩的结构特性,推导了预应力混凝土支护管桩的抗剪承载力计算公式.通过管桩抗剪试验数据和理论计算结果对比分析,验证了所提出的抗剪计算公式的合理性,为基坑支护结构设计时计算预应力混凝土支护管桩的抗剪承载力提供理论依据.     

钢管混凝土T型节点在平面内弯曲荷载作用下的静力强度研究

利用有限元软件ABAQUS分别对空心截面T型管节点和主管中填充混凝土T型管节点在支管端部平面内弯曲荷载作用下的静力强度进行了研究.有限元模型的可靠性通过已有文献中的圆钢管混凝土N型管节点的试验结果进行了验证.利用有限元模型分别对3个主管中未填混凝土和3个主管中填充混凝土的T型管节点的静力强度进行分析.结果表明,主管中填充混凝土能显著的提高管节点的抗弯承载力.在此基础上,对钢管混凝土T型节点进行参数分析,参数包括支主管直径比β,主管直径与2倍主管壁厚比γ,支主管壁厚比τ,钢材屈服强度fy和混凝土的抗压强度fc.分析表明,参数β,γ,τ和fy对T型节点抗弯承载力有显著影响,而混凝土的抗压强度fc对节点的承载力影响不大.     

离心钢管混凝土桩抗剪性能研究

针对离心钢管混凝土桩(普通SC桩),建立有限元横向受剪模型,并利用该模型进行参数分析,试件的参数包括材料的强度、钢管的壁厚、桩壁的壁厚和剪跨比.结果表明,剪跨比λ≤0.8的普通SC桩构件为剪切破坏,0.8<λ≤1.0的普通SC桩构件为弯剪破坏,λ>1.0的普通SC桩构件为弯曲破坏.根据有限元计算结果,拟合推导出离心钢管混凝土桩抗剪承载力的经验公式.     

截面型式对钢桩水平受荷的影响特征

目前针对异形截面桩的研究主要集中在现浇混凝土桩的竖向承载力承载特性,而对异形截面薄壁钢桩的水平向承载特性研究较少.基于数值模拟,研究3种不同截面桩型(空芯圆桩、空芯方桩及X形桩)、两种不同长径比(桩基嵌固深度与桩外径或宽度的比值)的钢桩水平承载特性.研究表明,对于半刚性桩,方桩、X形桩等异形截面桩的承载力比圆桩高,两者的承载力要比圆桩分别高9%和11%;对于柔性桩,方桩承载力比圆桩和X形桩均高约15%.在此基础上,通过对比桩身变形、最大弯矩等,探讨不同截面桩型的优缺点,得到3种桩型的力学特征之间的经验关系,以便于实际工程设计中参考.     

土岩深基坑微型钢管桩承载性能试验研究

为研究土岩深基坑中超前支护微型钢管桩在不同工况下的承载性能,依托青岛某土岩结合地层基坑工程项目,以1根双排钢管桩的内排桩作为试验桩进行现场试验。通过在桩身表面两侧对称安装应变片,采集各种开挖深度及锚索或锚杆锁定工况下的钢管桩桩身应变值,探讨微型钢管桩弯矩的分布及变化规律。试验结果表明,在试验过程中22个应变片全部存活,所用应变片安装方法具有可行性和可靠性;随基开挖深度的增加,桩身弯矩整体上呈不断增大的趋势,沿深度呈上大下小的分布规律;锚索和锚索的锁定,能够显著减小桩身弯矩,可见双排微型钢管桩结合预应力锚索和锚杆在土岩结合地层基坑中具有较好的支护效果,试验结果可对土岩地层微型钢管桩的设计、施工提供参考依据。     

填芯与非填芯预应力混凝土管桩抗弯性能的比较

普通预应力混凝土管桩在水平地震作用下抗弯能力较差;试验结果表明,设置填芯混凝土可以大幅度提高其抗弯承载力和延性性能;通过实验,推导出填芯混凝土抗裂弯矩和抗弯承载力的计算公式,可为工程计算和设计提供一些参考。     

预应力高强混凝土矩形支护桩的受弯性能

针对预应力混凝土预制桩在基坑支护中的应用,开发新型的预应力高强混凝土矩形支护桩。通过9根矩形支护桩的受弯性能试验,研究了矩形支护桩的受弯破坏特征、裂缝开展情况和受弯承载力。结果表明:在外荷载作用下,矩形支护桩变形体现了很好的弹性和延性;矩形支护桩截面的应变分布符合平截面假定;矩形支护桩的抗裂弯矩实测值与计算值之比平均为1.33;实测极限弯矩与理论计算值基本接近。基于试验结果,提出对矩形支护桩抗裂弯矩和极限弯矩计算方法的修正建议,计算结果与试验结果吻合较好。对比发现,在相近的成本条件下,矩形支护桩比空心方桩受弯承载力增加10%～20%。     

钢管-水泥土组合桩的抗拔性能

针对传统抗拔桩承载能力的局限性,根据劲性搅拌桩施工及荷载传递特点,提出钢管-水泥土组合抗拔桩形式,并借助ANSYS数值模拟软件,分析钢管直径及壁厚对组合桩承载能力及破坏模式的影响。结果表明:钢管直径对组合桩的抗拔性能影响显著。钢管直径小于0.4 m时组合桩的承载力增幅很大,达到0.4 m时承载力接近极限值;钢管直径为0.3~0.4 m时组合桩破坏模式较合理。钢管壁厚对组合桩的抗拔性能影响较小。壁厚为10 mm时组合桩的极限承载力增幅较大,钢管壁厚宜取10 mm。钢管壁厚不影响组合桩的破坏模式,破坏均发生在钢管与外桩界面。该研究为改善水泥土搅拌桩的抗拔性能提供了参考。     

黄土地区微型钢管水泥桩单桩承载特性试验研究

随着桩基技术的不断发展,微型钢管水泥桩在工程中的应用越来越广泛;黄土地区对微型钢管水泥桩的研究相当匮乏。为了研究黄土地基中微型钢管水泥桩的承载特性、桩身轴力的传递特征、桩侧阻力和端阻力的发挥性状,对兰州地区3根微型钢管水泥桩进行现场单桩静载试验。在3根试验桩桩身埋设混凝土应变计,对试验桩进行内力测试。研究结果表明:(1)微型钢管水泥桩桩周土经水泥浆加固过后,单桩承载力提高较大,该类微型钢管水泥桩桩基设计时可适当提高侧阻取值。(2)微型钢管水泥桩桩端附近存在桩侧摩阻力的弱化效应。为了增大桩侧摩阻力的发挥,可以考虑桩端做扩大头,进而增加桩基承载力。(3)当桩顶荷载与桩顶加载极限值比值小于等于0.615时,桩顶沉降主要为桩身压缩变形引起,规范简化法综合系数取值0.2可近似计算桩顶沉降,且误差较小。当桩顶荷载与桩顶加载极限值比值大于0.615时,计算桩顶沉降时还应考虑桩端土体的沉降。     

抗拔管桩及其填芯混凝土受拉结构性能试验

管桩用于抗拔作用的工程逐年增多,为提高抗拔管桩的应用水平,对抗拔管桩的桩身进行了抗拉结构性能试验和分析．结果表明：桩身抗拉为脆性破坏形态,混凝土不开裂时抗拉承载力最大,混凝土不受拉力时其值最小,混凝土有效预压应力和端板节点强度起决定作用．对抗拔管桩和填芯混凝土进行了现场原型试验和工程验证,15根抗拔桩的试验结果显示,填芯混凝土与管桩的黏结强度为填芯混凝土抗拉强度的17．1％,表明根据提出的抗拔管桩设计原则和强度控制节点,只要控制得当,管桩用作抗拔是可靠的受力结构体系．     

PHC管桩受弯承载力非线性分析

基于ABAQUS软件,对预应力高强混凝土(PHC)管桩受弯承载力进行非线性数值模拟.采用降温法施加预应力,混凝土本构采用损伤塑性模型,预应力筋采用弹塑性模型.对比PHC管桩线弹性模拟与非线性模拟可知:两种分析方法在管桩开裂前的受力性状是一致,但在管桩进一步受力破坏时表现出很大差别.将非线性模拟得到的开裂弯矩、极限弯矩与先张法预应力混凝土管桩中管桩抗弯性能表所提供的开裂弯矩和极限弯矩进行比较.结果表明:文中采用的本构模型和模拟参数是可靠的.     

竖向荷载作用下大直径钢管桩承载力特性分析

近年来,新型大直径钢管桩基的承载力特性备受关注,为此,以湛江某新建油码头工程大直径钢管桩测试桩Z2桩为研究对象,采用有限元三维数值静载试验方法,对竖向荷载作用下大直径钢管桩的桩径、桩长、桩侧土摩擦系数及桩端土压缩模量对其承载力特性的影响规律进行研究。结果表明:钢管桩桩径增大,则其极限承载力和桩侧摩阻力随之提高,桩端沉降与桩顶沉降之比逐渐减小,同时桩端阻力随着桩径的增加而减小;钢管桩桩长增加,钢管桩的极限承载力和桩侧摩阻力都显著提高,桩端阻力与桩顶荷载之比逐渐减小;桩侧土摩擦系数增大,则桩的极限承载力增大而桩端沉降量显著减小,尤其在摩擦系数从0.3增加到0.4时,沉降量减小幅度较大;桩端土压缩模量增加,则钢管桩竖向极限承载力和桩端阻力增大,而桩端沉降量减小。研究结果可对类似工程大直径钢管桩的设计和施工提供参考。     

碳纤维布加固不同锈蚀率钢筋混凝土梁抗弯性能研究

为研究碳纤维布加固不同锈蚀率钢筋混凝土梁的的抗弯性能,通过外加电流法获得锈蚀钢筋混凝土梁粘贴碳纤维布加固后进行受弯试验。结果表明:锈蚀钢筋混凝土梁整体上随着钢筋锈蚀率的提高,其承载力和抗弯刚度不断降低;锈蚀严重时,会发生脆性破坏;锈蚀混凝土梁粘贴碳纤维布加固可以明显提高其承载力和抗弯刚度;同时随着钢筋锈蚀率的提高,抗弯刚度的增加幅度也不断提高,而承载力的增幅影响不大。在试验及分析结果的基础上,引入锈蚀梁整体刚度退化系数以及考虑到碳纤维布拱作用模式的影响,进而提出了碳纤维布加固锈蚀钢筋混凝土梁抗弯刚度的计算方法。