矩形薄壁钢管混凝土短柱轴心受压性能试验研究

以截面长宽比、混凝土强度、钢管壁厚为参数,对32个矩形薄壁钢管混凝土短柱进行了轴压试验研究,分析了其破坏过程、破坏形态、承载能力、变形性能,探讨了钢管与核心混凝土协同工作机理及其影响因素.试验研究表明:受力过程中,薄壁钢管长边首先发生屈曲,试件最终破坏形态及破坏承载力与钢管长边的屈曲有关;矩形截面与方形截面和圆形截面相比,长边更容易屈曲,钢管对核心混凝土的约束作用相对较小,壁厚及截面的长宽比对约束作用影响显著;矩形截面薄壁钢管混凝土受压短柱的承载能力与变形性能除与截面长宽比、钢管壁厚有关外,还与钢管与核心混凝土的抗压强度比有关.在试验研究的基础上,建立了核心混凝土的约束分区模型,推导出了矩形薄壁钢管混凝土轴压构件承载力计算公式.     

T形钢管混凝土短柱轴压试验

进行了6根普通构造T形钢管混凝土轴压短柱的试验研究,以考察无加劲措施T形钢管混凝土柱的变形特征、破坏模式和承载能力.试验的主要参数有管壁宽厚比、截面高宽比.试验结果表明,由于T形钢管混凝土柱的核心混凝土延缓了钢管的局部屈曲,尽管该组合构件承载力不能得到有效提高,但延性却得到相当改善;阳角钢管对混凝土提供了较强的约束,而由于钢板与混凝土的分离,阴角钢管几乎不能约束混凝土;T形钢管混凝土柱的破坏形态主要为钢管鼓曲及此部位及阴角区域混凝土压碎破坏;管壁宽厚比越小,初始鼓曲发生越晚,钢管对混凝土的约束效应越强,承载力越高、延性越好.最后采用现有规范或规程的计算公式对试件轴压承载力进行了计算,并对不同计算方法的适用性进行了探讨.     

GFRP管约束钢骨混凝土组合短柱轴压试验

目的研究GFRP管约束钢骨混凝土组合短柱在轴压荷载作用下的破坏模式和轴压力学性能,以指导工程实际·方法对7根GFRP管约束钢骨混凝土组合短柱进行轴压试验,研究混凝土强度等级、截面含钢率和截面组合形式对组合短柱的破坏模式和轴压力学性能的影响,得到其荷载位移曲线;采用纤维模型法预测荷载轴向应变曲线.结果短柱内部混凝土均呈45。斜剪切破坏,柱脚钢管发生鼓曲;相同含钢率下,内置工字钢短柱比内置钢管短柱破坏更严重,极限承载力更低;短柱的荷载-位移曲线都呈双线性上升,内置钢管使短柱极限承载能力提升1.44～1.96倍,增大钢管截面尺寸对短柱极限承载力的提升效果最明显.结论内置钢管能更有效提高短柱的极限承载力,采用纤维模型法预测荷载轴向应变曲线时,引入环向极限约束面积比系数ξ,使极限承载力预测误差在5%以内,可为GFRP管约束钢骨混凝土组合构件的非线性分析提供参考.     

薄壁圆钢管约束陶粒混凝土短柱轴压性能研究

为了研究薄壁圆钢管约束轻骨料混凝土柱的轴心受压性能,设计制作4根薄壁钢管约束陶粒混凝土短柱试件,以核心陶粒混凝土强度、钢管壁厚为变化参数,通过单调静力加载试验,测试其受力过程及破坏形态、位移、钢管应变,研究陶粒混凝土强度、套箍系数对承载力和变形能力的影响规律.结果表明,径厚比为80和125、套箍系数小于0.5的薄壁钢管...     

钢管再生混凝土短柱轴压力学性能试验

对5个钢管再生混凝土轴压短柱和1个普通钢管混凝土轴压短柱进行试验研究,比较钢管再生混凝土与普通钢管混凝土的破坏模式、荷载-变形关系和承载力关系,分析再生骨料取代率、矿物掺合料和钢纤维对钢管再生混凝土性能的影响.结果表明,钢管再生混凝土轴压短柱与普通钢管混凝土轴压短柱的破坏模式和受力过程基本相同;随着再生骨料取代率的增大,核心混凝土强度降低,变形增大,需要更大的约束效应约束核心混凝土,可以掺入硅粉、粉煤灰等矿物掺合料以及钢纤维来提高钢管再生混凝土轴压短柱的性能.根据现有相关规程对钢管再生混凝土的极限承载力进行计算,得到各规程在计算钢管再生混凝土极限承载力时的适用性.     

基于轴压试验的钢骨钢管混凝土柱力学性能研究

极限承载力是衡量钢骨钢管混凝土柱等建筑结构构件最基本的力学性能指标.以钢骨钢管混凝土柱的钢管壁厚、钢骨截面面积、混凝土的抗压强度等为主要变化参数,进行了6根短柱的轴压试验,分析了混凝土柱在轴心压力下的宏观变形特征、破坏机理,并研究了影响混凝土柱极限承载力的主要因素,从而为钢骨钢管混凝土柱性能的进一步深入研究提供参考依据.     

高密度聚氯乙烯管混凝土柱轴压性能试验研究

为研究高密度聚氯乙烯管混凝土短柱的轴压力学性能,制作了16个高密度聚氯乙烯管混凝土试件和4个无高密度聚氯乙烯管混凝土试件;并对其进行了轴心受压力学性能对比试验研究。研究了影响高密度聚氯乙烯管混凝土试件轴压力学性能的主要因素,包括管内混凝土强度、试件不同的受力方式、有无高密度聚氯乙烯管约束、试件的高径比等因素。试验结果表明,高密度聚氯乙烯管提高了混凝土柱的极限承载力,增大了核心混凝土的变形能力,高密度聚氯乙烯管对混凝土的约束效果随着混凝土强度的增加而有所降低;不同的受力方式下,试件的轴压承载力和变形能力有区别;随着试件高径比逐渐增大,高密度聚氯乙烯管混凝土承载能力逐渐减小,可塑性逐渐降低。     

CFRP约束圆钢管高强混凝土短柱轴压试验研究

为研究混凝土强度、径厚比、CFRP(碳纤维增强复合材料)层数及CFRP包裹方式等参数对CFRP约束圆钢管混凝土轴压静力性能的影响,进行了6个圆钢管混凝土短柱和18个CFRP-钢管混凝土短柱的轴压对比试验.研究发现CFRP的约束对圆钢管混凝土承载力有较显著的提升,且承载力的提高幅度随着CFRP的增加而增加.钢管高强、超高强混凝土短柱的破坏形态呈现为剪切破坏,延性较差,CFRP的约束可以改善其延性,且CFRP层数越多延性越好.半包CFRP试件性能接近于全包CFRP试件性能.随径厚比增大,CFRP约束效果下降.若黏结良好,试件失效前,CFRP与钢管能保持协同工作;最后选取了3个经典的CFRP约束钢管混凝土轴压承载力公式进行验算,发现基于CFRP和钢管双重约束的公式能较好地预测其承载力.     

RU-NC组合短柱轴压受力性能研究

由配筋的超高性能混凝土（Reinforced Ultra-high Performance Concrete，RU）圆管与普通混凝土（Normal Concrete，NC）芯柱组成的RU-NC柱是一种新型组合结构. 为探讨RU-NC组合短柱轴压性能与承载力计算方法，以UHPC圆管壁厚、箍筋间距和钢纤维体积掺量为参数，开展了RU-NC组合短柱轴压试验，同时进行了由超高性能混凝土（U）圆管与普通钢筋混凝土（Reinforced Concrete，RC）芯柱组成的U-RC组合短柱对比试验. 在此基础上，基于ABAQUS软件建立有限元模型开展数值分析. 结果表明，RU-NC组合短柱轴压受力全过程分为弹性阶段、带裂缝工作阶段和钢筋屈服阶段，RU圆管与螺旋箍筋均对核心混凝土具有一定约束作用，组合短柱破坏模式为RU圆管与核心混凝土被压溃、螺旋箍筋拉断；与U-RC组合短柱相比，将钢筋笼从核心混凝土移至UHPC圆管的RU-NC组合短柱具有更好的抗裂性能和延性以及更高的极限承载力；随着UHPC圆管壁厚和UHPC抗拉强度的增加，RU-NC组合短柱承载力大致呈线性增长趋势；随着箍筋间距的减小，承载力呈非线性增长趋势；采用现行规范与已有文献算法无法精确计算RU-NC组合短柱的极限承载力，基于RU圆管约束混凝土的理论分析，提出了RU-NC组合短柱轴压承载力算法，计算值与试验结果比值的均值为0.984，方差为0.005 3，精度较高，可为将来该新型组合结构的设计与应用打下基础.     

冻融循环作用后不锈钢管混凝土短柱性能研究

为研究冻融作用对不锈钢管混凝土结构的影响,以不锈钢管截面类型及冻融循环次数为参数对冻融循环作用后不锈钢管混凝土短柱的力学性能进行了试验研究。研究表明:冻融作用对不锈钢管混凝土短柱的力学性能如极限承载力、位移延性以及约束系数等有重大的影响,主要表现为在冻融循环后,不锈钢方管混凝土短柱极限承载力及约束系数随着冻融次数增加而减小,而不锈钢圆管混凝土短柱的极限承载力及约束系数随着冻融次数的增加而变大;此外,在实验范围内,不锈钢方管混凝土短柱的延性随着冻融次数的增大先减小后增大,而圆不锈钢管混凝的延性相对于冻融次数而言较为离散。相比之下,圆不锈钢管混凝土相对于方不锈钢管混凝土而言具有更好的抗冻性、更高的承载能力以及更好的约束性能,因此,在实际工程应用中,圆不锈钢管混凝土构件可优先被考虑作为承载构件。     

带圆钢管劲性高强混凝土轴压短柱试验研究

介绍了包括带圆钢管的劲性高强混凝土轴压短柱、钢管高强混凝土短柱以及普通高强混凝土短柱在内共13个试件的轴心受压试验,主要研究了带圆钢管的劲性高强混凝土轴压短柱的破坏特征、延性和极限承载力.研究结果表明,核心圆钢管的存在,改善了高强混凝土短柱的轴压性能;短柱中的混凝土与钢管能够共同工作直到破坏,其极限强度可以用叠加原理计算.     

轴心受压带剪力键的不锈钢钢管混凝土短柱承载力试验研究

钢管混凝土具有非常优越的力学性能,为了研究轴心受压作用下带剪力键的不锈钢钢管混凝土短柱工作性能和极限承载能力,试验以钢管的截面形式和钢管壁厚为控制参数,共设计了6个不锈钢钢管混凝土短柱试件.通过对6个短柱试件进行轴压试验,得到了圆形和方形不锈钢钢管混凝土短柱轴压作用下的荷载?位移、荷载?应变等力学特性曲线,分析了不锈钢...     

内埋空间钢构架圆形钢管混凝土柱轴压性能分析

为了改善圆形钢管混凝土柱的受力性能,在圆钢管混凝土中内埋空间钢构架形成一种新型的双约束混凝土组合柱。为了进一步探究这种双约束组合柱的轴压性能,在试验研究的基础上,采用ABAQUS软件建立内埋空间钢构架圆形钢管混凝土轴压短柱非线性有限元模型,其计算值与试验值吻合较好。在此基础上,以影响内埋空间钢构架圆形钢管混凝土短柱轴压性能的因素为参数,对这种新型组合柱的轴压性能进行模拟分析。分析表明:内埋空间钢构架圆钢管混凝土短柱有较高的承载力和变形能力,外部钢管套箍指标和内部空间钢构架的约束影响系数是影响这种新型组合柱轴压性能的主要因素。     

圆钢管UHPC短柱轴压承载力与变形能力计算模型

根据力的平衡和变形协调,推导出钢管折减系数和核心混凝土增强系数的解析表达式,研究圆钢管约束对超高性能混凝土(UHPC)轴压强度的增强作用和环向应力对圆钢管轴压强度的折减作用;建立圆钢管UHPC短柱轴压承载力计算模型,并与已有的规范方法进行比较;基于Mander模型,根据横向约束等效原则,建立圆钢管约束UHPC单轴受压本构模型,并利用理想弹塑性模型建立能够考虑环向应力影响的圆钢管单轴受压本构模型,实现对圆钢管UHPC短柱轴压受力全过程的模拟,并与试验结果进行比较。研究结果表明:与规范方法相比,承载力模型能够更好地兼顾计算精度和可靠度;利用变形能力计算模型得到的全过程荷载-位移曲线与试验结果较吻合。     

空心方钢管混凝土轴压力学性能的试验

通过对15个方钢管圆孔混凝土轴压短柱的试验研究,考察轴压短柱的承载力特性和破坏模式;基于外侧方钢管的横向变形的发展规律,探讨外围钢管对核心混凝土的套箍作用.试验表明,方钢管圆孔混凝土短柱的核心混凝土达到一定厚度时,圆孔混凝土在径向能形成较好的拱效应,可以有效地防止外壁钢管局部失稳破坏,使构件横向变形得到充分发展,提高轴向承载力.     

哑铃形不锈钢管海砂混凝土长柱轴压承载力分析

为研究哑铃型不锈钢管海砂混凝土长柱轴压性能,以郑州黄河二桥为工程背景,开展该类长柱结构轴压试验研究;通过有限元参数分析,提出该类结构承载力计算简式.研究结果表明:轴向荷载作用下,哑铃形不锈钢管海砂混凝土长柱的破坏模态表现为侧向挠度发展较大的整体失稳破坏;现有相关规范高估了试验构件的稳定系数;提出的稳定系数计算简式可较为...     

寒区方高强钢管-混凝土组合柱轴压性能研究

寒区土木工程设施建设为组合结构的应用提供了发展空间.本文为研究方高强钢管-混凝土组合柱的低温轴压性能,开展了寒区低温下10个采用Q690、Q960方高强钢管-混凝土组合柱轴压试验,揭示了该组合柱低温轴压下的破坏形态、荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、极限抗压承载力以及延性等力学性能,分析了低温、钢管壁厚、及钢管强度等参数对该组合柱轴压性能影响.试验结果表明:低温环境下方高强钢管-混凝土组合柱破坏形态为钢管局部屈曲、混凝土压碎及钢管角部焊缝开裂.低温下方高强钢管-混凝土组合柱荷载-位移曲线与其常温曲线相似,包括线性、非线性和衰退阶段.在构件达到峰值承载力时发生混凝土压碎;在荷载-位移曲线衰退阶段,高强钢管发生局部屈曲以及角部焊缝开裂.低温水平对高强钢管-混凝土组合柱极限抗压承载力及刚度均有改善,但削弱其延性.增加高强钢管壁厚及提高钢管材料强度可改善方高强钢管-混凝土组合柱低温轴压性能.该研究构建了考虑低温影响的方高强钢管-混凝土非线性有限元数值分析模型.验证结果表明该有限元模型可较好地模拟高强钢管-混凝土组合柱的低温轴压性能.最后,该研究基于国内外规范计算公式对比分析了高强钢管-混凝土短柱...     

钢筋混凝土与型钢混凝土超短柱的滞回性能试验研究

进行了4个钢筋混凝土(RC)超短柱、4个型钢混凝土(SRC)超短柱和6个RC分体柱的滞回性能试验研究.8个超短柱的剪跨比为1;6个分体柱的剪跨比为2.4.试验结果表明,RC超短柱的变形能力不满足现行抗震规范要求.不设剪力连接件的SRC超短柱的破坏模式为黏结破坏,与RC超短柱相比,其抗剪承载力和变形能力并无明显提高;设置剪力连接件的SRC超短柱的破坏模式为斜压破坏,其抗剪承载力和变形能力显著提高,但构件的变形能力仍然难以满足现行抗震规范要求.试验结果还表明,在RC超短柱中开缝,形成剪跨比大于2的RC分体柱,可有效提高柱子的延性和变形能力.对于RC分体柱,随轴压比的提高,构件的抗弯承载力提高,但延性和变形能力下降;当设计轴压比大于0.7时,RC分体柱的变形能力不满足现行抗震规范要求.根据试验结果,提出了SRC超短柱的剪力连接件设计方法和RC分体柱的设计建议.     

冻融环境下TRC加固RC柱轴压性能的研究

为探究冻融环境下纤维编织网增强混凝土(TRC)加固钢筋混凝土(RC)柱的轴压性能,本文开展了冻融循环次数、轴压应力和冻融循环耦合作用及短切纤维改性细粒混凝土等因素对TRC加固RC柱性能的研究.试验结果表明:冻融循环次数超过一定次数(20次),会造成TRC表面萌生细微的收缩裂缝,开始降低TRC约束效果,在冻融循环60次时,TRC加固RC柱的承载力降低达21.75%;轴压应力与冻融循环的耦合作用降低TRC加固RC柱的承载力及约束能力相对明显,轴压应力比率为0.4的试件的破坏形态发生改变;在TRC中掺入短切纤维可提高TRC加固柱的抗冻性.此外,掺入AR短切纤维的TRC在冻融环境下有助于提高加固柱的承载力,而掺入PVA短切纤维的TRC有助于增强加固柱的变形性能.     

具有可恢复性的BFRP约束混合配筋混凝土轴压短柱力学性能研究

为实现结构构件既具有较高承载力,同时具有较小的残余位移,提高震后的可修复性,提出具有可恢复性的BFRP管约束混合配筋混凝土构件.根据纤维体积包裹率、截面尺寸和混合配筋率三个参数,设计制作了4根BFRP管约束混合配筋混凝土短柱和3根不同对比柱,对其进行轴压试验.结果表明:试件的破坏属于强度破坏;纤维体积含量和截面尺寸的增加可以提高试件的承载力和刚度,而混合配筋对其提高幅度有限;该构件具有稳定的二次刚度;试件的应力-应变曲线可分为弹性段、弹塑性阶段和强化段,构件达到极限承载力后,荷载突降,达到无约束钢筋混凝土短柱承载力后稳定下降.最后提出该组合轴压短柱的承载力计算公式,计算结果和试验值吻合良好.