钢管混凝土哑铃型截面构件扭转试验及抗扭刚度分析

分析了钢管混凝土哑铃型截面构件的约束扭转试验及抗扭刚度参数,结果表明,钢管混凝土哑铃型截面构件有较好的扭转弹塑性;增加腹腔宽度可增强哑铃形构件的抗扭性能,增加截面高度对于增强构件抗扭承载力影响不大;哑铃型截面抗扭刚度为钢管、管内混凝土、腹腔混凝土三部分抗扭刚度之和,腹腔混凝土抗扭刚度所占比重较小,可以忽略.     

矩形钢管混凝土构件纯扭力学性能及设计研究

建立矩形钢管混凝土受扭构件的有限元模型,利用现有试验数据验证了该有限元模型的正确性.利用该模型分析矩形钢管混凝土构件的荷载分配比例、组合效应对钢管和混凝土力学性能的影响规律,以及截面高宽比对矩形钢管混凝土构件刚度、承载力和混凝土抗剪强度的影响规律.基于塑形力学原理和机理分析,提出矩形钢管混凝土构件抗扭承载力的简化设计公式.该公式和现有计算公式的精度得到了81个典型有限元算例和现有试验数据的验证.     

钢管混凝土构件受扭有限元非线性分析方法

以钢管混凝土单圆管构件扭转试验为基础, 采用有限元实体单元建模, 选取适用于钢管混凝土有限元实体模型的混凝土本构关系, 建立了钢管混凝土构件扭转受力的有限元非线性分析方法. 通过与构件受扭试验结果的对比, 验证了此有限元非线性分析方法的准确性. 同时, 对试件抗扭极限承载力计算结果的比较表明, 采用此分析方法与简化实用公式两种方法得到的极限承载力计算结果较为符合.     

钢管混凝土构件受扭有限元非线性分析方法

以钢管混凝土单圆管构件扭转试验为基础,采用有限元实体单元建模,选取适用于钢管混凝土有限元实体模型的混凝土本构关系,建立了钢管混凝土构件扭转受力的有限元非线性分析方法.通过与构件受扭试验结果的对比,验证了此有限元非线性分析方法的准确性.同时,对试件抗扭极限承载力计算结果的比较表明,采用此分析方法与简化实用公式两种方法得到的极限承载力计算结果较为符合.     

约束扭转状态下钢管混凝土抗扭承载力的有限元建模及参数分析

随着建筑结构跨度的不断增加以及形式的多样化发展,使建筑物抗扭性能的研究变得尤为重要.运用大型有限元通用软件ANSYS建立约束扭转状态下钢管混凝土构件的有限元实体模型,模拟其受扭全过程的荷载-位移曲线,并对该有限元模型进行验证.在此基础上,选取含钢率、钢材屈服强度、混凝土强度和长细比作为参数进行有限元参数分析,探讨这4个参数与抗扭承载力的相关关系.结果表明:长细比对约束扭转状态下的钢管混凝土抗扭性能有一定的影响,混凝土强度和钢材强度对抗扭承载力的影响基本是独立的,而混凝土对钢管混凝土抗扭承载力的影响不能忽略.     

椭圆钢管混凝土受扭性能及抗扭承载力计算

为研究椭圆钢管混凝土构件的受扭性能和抗扭承载力计算,文章通过ABAQUS建立了椭圆钢管混凝土受扭构件的理论分析模型,开展了椭圆钢管混凝土构件受扭性能的参数分析,研究参数包括钢材强度、混凝土强度、截面含钢率、截面面积和长短轴比,揭示了椭圆钢管混凝土构件在纯扭状态下的受力机理,提出了椭圆钢管混凝土纯扭构件的抗扭承载力简化计算公式。研究结果表明:椭圆钢管混凝土构件的抗扭强度承载力随着钢材强度、截面面积和含钢率的增大而增大;椭圆钢管混凝土构件的扭矩(T)-转角(θ)曲线可分为弹性阶段、弹塑性阶段和塑性强化阶段,表现出良好的塑性性能;提出的椭圆钢管混凝土构件抗扭强度承载力公式可用于椭圆钢管混凝土设计中。     

方中空夹层钢管混凝土纯扭力学性能研究

当中空夹层钢管混凝土构件用于高架桥桥墩、输变电杆塔、风力发电支架等时,其抗扭性能是十分重要的,纯扭性能的研究是进行压扭、弯扭、压弯扭力学性能研究的基础,因此有必要对中空夹层钢管混凝土纯扭的力学性能进行深入研究。以名义含钢率和空心率为变化参数,设计了4根方中空夹层钢管混凝土试件和1根实心方钢管混凝土试件,对其进行了试验研究,并且利用有限元软件ABAQUS对纯扭试件的扭矩—转角关系进行了计算。研究结果表明:所有试件具有良好的延性和后期承载力;名义含钢率越大,承载力越大;空心率为0.4的方中空夹层钢管混凝土与实心方钢管混凝土纯扭试件力学性能接近。采用本文的有限元方法可以较好地模拟方中空夹层钢管混凝土和实心方钢管混凝土纯扭试件的扭矩—转角关系全过程曲线。     

钢管混凝土柱纯扭破坏尺寸效应细观数值分析

在地震作用下,钢管混凝土柱常受到扭转作用或压-弯-剪-扭复合作用,扭矩的存在会加剧钢管混凝土柱的破坏.为探究钢管混凝土柱纯扭破坏及尺寸效应行为,采用三维细观数值模拟方法,考虑混凝土细观组分的非均质性及钢管与混凝土间的接触作用,建立了钢管混凝土柱的三维纯扭细观数值模型.分析了结构尺寸、套箍系数和截面形状对不同尺寸钢管混凝土柱纯扭破坏的影响.最后,对比并修正了Ba6ant尺寸效应律,提出了全尺寸范围内的名义抗扭强度公式.结果表明：(1)素混凝土柱纯扭破坏表现出显著的脆性破坏特征,而钢管混凝土柱纯扭破坏表现出一定的延性破坏特征;(2)钢管混凝土柱纯扭破坏具有尺寸效应,且方柱的尺寸效应强于圆柱;(3)在低约束作用(用套箍系数标征)下,钢管混凝土柱纯扭破坏尺寸效应较为明显,随着套箍系数的增加,名义抗扭强度的尺寸效应被削弱.     

压弯剪扭复合作用下灌浆套筒装配式RC墩的抗震性能

随着城市交通的快速发展,对其建设要求越来越高,城市桥梁主要为匝道桥、斜交桥等非规则桥梁.为得到压弯剪扭等复合地震作用下装配式墩的损伤机理和滞回特性,进行了灌浆套筒连接（Grouting Sleeve,GS）、灌浆套筒和钢管混凝土剪力键组合连接（Grouting Sleeve and Steel-tube,GSS）装配式墩和钢筋混凝土现浇（Reinforced Concrete,RC）墩等三种桥墩在压弯剪扭复合作用下的拟静力试验.结合现有混凝土结构设计规范计算剪扭相关曲线,并与试验结果进行对比,分析装配式墩复合荷载作用下的剪扭承载能力.结果表明：GS构件与RC构件以压弯扭破坏为主,而插入钢管剪力键的GSS构件则发生塑性铰上移,呈现出剪扭破坏的特征.GS构件和RC构件具有较好的弯曲耗能能力,增加钢管剪力键的GSS构件则可以提升抗弯承载力.装配式墩接头导致其整体性较弱,GS构件和GSS构件抗扭承载力小于RC构件.各构件在复合荷载作用下的剪扭相关关系接近规范中的1/4圆理论曲线,研究结果可以为灌浆套筒连接装配式墩在压弯剪扭复合作用下的抗震性能分析提供参考.     

钢-混凝土组合梁受扭性能的试验及分析

为研究新型外包钢-混凝土组合梁的抗扭性能,完成了2根不同配箍率的组合梁纯扭试验和3根不同弯扭比组合梁复合受扭试验.测得了试件的扭矩-扭率曲线,钢筋扭矩-应变曲线,组合梁U形钢侧面、底面的应变分布及沿板宽方向的混凝土的应变分布.试验结果表明:组合梁扭转变形符合三阶段变形规律,翼板混凝土破坏与普通钢筋混凝土构件受扭破坏相似.在试验基础上,通过受扭性能的弹塑性理论分析以及变角空间桁架模型的极限承载力的分析计算,得到组合梁开裂扭矩以及极限扭矩的计算公式,与试验结果进行对比后发现两者吻合较好.     

钢管混凝土偏心受压承载力试验分析

进行了钢管混凝土偏心受压承载力的试验 .试验参数包括偏心率和材料参数 (含钢率、混凝土强度和套箍系数 ) .试验结果表明 ,材料参数和偏心率对钢管混凝土偏压构件受力性能与承载力均有影响 .随着偏心率的增大 ,钢管对核心混凝土的套箍力作用不断削弱 ,构件的极限承载力也明显下降 .最后对国内外 6种有关规范的计算方法与试验结果进行了比较分析 ,对工程应用提出了参考意见     

钢管砼桁拱静力性能分析

以福建闽清净跨１３６ｍ的石潭溪钢管砼桁为分析对象,进行了施工中和成桥后的静力测试和计算分析．结果表明,横撑对荷载横向分布起二次分配作用,能降低偏载时单肋拱面内受力;全焊式桁肋胶管中的弯矩值较小．可以按理想桁格式考虑;钢管初应力对钢管砼构件承载力的影响不大,使用阶段钢管对核心砼的紧箍力已发挥作用;仅靠空钢管无论是承载力还是变形都不能满足设计要求．     

椭圆形钢管混凝土承载力的试验研究

根据正交试验理论,设计了不同混凝土强度、钢管强度、钢管厚度、长细比等的钢管混凝土试件,通过轴心受压加载方式测试其承载能力.试验结果表明:受轴压载荷时,钢管混凝土的强度随着混凝土强度、钢材强度、钢管厚度的增加而增加,随着钢管混凝土的高度增加而减小.     

波形钢腹板钢管混凝土梁有限元分析及参数研究

提出新型组合结构——波形钢腹板钢管混凝土梁三维有限元计算方法.应用ANSYS程序对试验梁进行了双重非线性有限元分析,计算结果与试验结果吻合较好.应用有限元方法,以波形钢腹板厚度、弦管壁厚以及管内混凝土等级为参数对其对受力性能和极限承载力的影响进行了分析.结果表明,对于以上弦管局部屈曲为特征的A梁,若要提高其承载力,应增加上弦管的壁厚;而对于极限承载力受下弦管受拉屈服控制的B、C梁,则要增大下弦管的壁厚.上下弦管是否采用钢管混凝土对梁的受力性能与极限承载力有显著的影响.然而,管内混凝土的等级对梁的极限承载力影响很小.波形钢腹板应具有足够的厚度以避免其局部屈曲破坏.在保证这一板厚的前提下,波形板厚度对梁的承载力影响并不大,承载力计算中可以忽略其对梁的抗弯能力的贡献.     

钢管混凝土界面抗剪粘结滑移力学性能试验

为探讨钢管混凝土界面抗剪粘结滑移性能,研究钢管混凝土界面应力分布规律,确定界面抗剪粘结应力和粘结滑移本构关系,进行了方、圆钢管混凝土试件的纵向抗剪粘结性能试验研究,试验结果表明:钢管纵向应变沿长度方向基本成呈三角形分布,粘结应力沿钢管混凝土界面均匀分布;方、圆钢管混凝土界面粘结—滑移曲线具有相似的变化规律,圆钢管混凝土界面抗剪粘结强度较方钢管混凝土要大,基于试验结果,提出了平均粘结应力和相对滑移的本构关系。分析比较了钢管混凝土界面粘接性能的主要影响因素,粘结强度受混凝土强度的影响不明显;随混凝土龄期的增大而略有增大;随钢管长径比的增大而增大;随钢管径厚比(宽厚比)的增大而减小。     

芯钢管连接的钢管混凝土节点偏压承载力

为研究芯钢管连接的钢管混凝土梁柱节点偏心受压承栽力的计算方法，应用节点试验和有限元方法对节点承载力进行了分析，表明节点承载力主要由芯钢管混凝土和芯钢管外的环形钢筋混凝土共同承受。根据塑性理论的下限定理，推导出芯钢管混凝土和节点区环形钢筋混凝土的弯矩-轴力相关曲线，并对曲线进行了简化。采用叠加原理将芯钢管混凝土和节点区环形混凝土的承载力叠加得到节点偏心受压时极限承载力，给出节点偏于安全的偏压承栽力的计算公式，公式中给出考虑芯钢管混凝土受外围环形钢筋混凝土约束后的承载力提高系数k。以35层商住楼钢管混凝土结构实际工程为算例，介绍了节点偏心受压承载力公式的应用方法。     

新型钢管混凝土节点的非线性有限元分析

提出一种新型钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的节点形式,在节点区中断外钢管,加设芯钢管,使钢筋混凝土梁中的钢筋在节点直通、节点与所连接构件的混凝土成为一体,解决梁的内力在节点传递的问题。为验证新型节点的合理性和可行性,在合理选择材料本构关系、破坏准则的基础上,采用通用有限元工具ANSYS,建立一个三维有限元模型,对芯钢管中柱节点模型的外钢管应力、芯钢管应力、混凝土应力、节点区裂缝进行了分析。结果表明,有限元分析结果与模型试验结果吻合良好,节点的承载力大于被其连接的构件的承载力,满足"强节点、弱构件"的抗震设计原则,证实了新型节点的合理性和可行性。     

Quantifying Creep of Concrete Filled Steel Tubes

Using age adjusted effective modulus (AAEM) method,creep of concrete filled steel tube (CFST) member was formulated considering of creep coefficient and aging coefficient. Ten CFST specimens were tested including eight for creep and two for shrinkage. The experimental result was compared with the computed result using AAEM in which the creep coefficient was taken from calibration of ACI model based on experimental result on sealed concrete,and aging coefficient was supplied from relaxation test on sealed concrete specimen. Furthermore,the creep of CFST member was analyzed using author's own subroutine to input concrete properties through user prograrnmable feature (UPF) in ANSYS software. Comparison was made on authors' own experimental database, some existing experimental results,and results from AAEM and numerical analysis. Finally,the conditions of applicability of AAEM method are put forward,and numerical approach to compute creep of CFST specimen is delineated.     

内配螺旋箍筋方钢管超高强混凝土柱的偏压受力性能

为研究内配螺旋箍筋方钢管超高强混凝土柱的偏压受力性能,对2个内配螺旋箍筋方钢管混凝土柱和1个普通方钢管混凝土柱进行偏心受压试验,试件内填混凝土的轴心抗压强度为111 MPa.结果表明:组合柱承载力的下降主要是由混凝土压溃导致;螺旋箍筋对提高组合柱承载力的作用不明显,但可显著提高组合柱的延性.