离心钢管混凝土直杆抗弯承载能力参数分析

参考正交试验设计和极差分析的方法,运用ABAQUS有限元分析软件对离心钢管混凝土直杆进行抗弯性能有限元分析,以钢管壁厚、混凝土壁厚和外径3个因素作为分析参数,以抗弯屈服弯矩为抗弯承载能力分析对象,分析认为,外径是影响构件抗弯承载能力的主要影响因素,且随着钢管壁厚和外径的递增,构件抗弯屈服弯矩呈递增趋势,随着混凝土壁厚的递增则呈递减趋势.选择合适的构件尺寸,对生产良好抗弯性能的离心钢管混凝土构件具有借鉴作用.     

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.     

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.     

侧向冲击下方钢管混凝土构件动力响应的参数研究

运用ABAQUS/Explicit有限元软件对方钢管混凝土(CFRST)构件的侧向冲击过程进行数值模拟,研究冲击高度、截面含钢率、冲击位置、材料强度、构件长细比等对方钢管混凝土构件冲击力和挠度变形的影响;基于刚塑性梁理论,提出计算方钢管混凝土构件截面动力受弯承载力提高系数的实用计算公式。研究结果表明:截面含钢率和长细比是影响冲击持续时间和冲击力平台值的敏感因素;减小冲击高度和构件长细比,增加截面含钢率可显著减小构件冲击点处的挠度;钢材屈服强度、截面含钢率、长细比和冲击速度是影响构件截面动力受弯承载力的重要参数。     

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.     

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。     

钢管-纤维增强水泥基符合材料混凝土叠合柱轴压性能

为了研究构造参数对钢管-超高延性纤维增强水泥基材料(engineered cementitious composites,ECC)混凝土叠合柱的轴压力学性能的影响规律,采用数值模拟方法对比分析了长细比、截面形式、钢管壁厚、纵筋直径以及配箍率对极限承载力、破坏模式和荷载-位移曲线的影响,研究不同参数的影响规律.研究结果表明:通常采用ECC混凝土替代外包普通混凝土能有效提高叠合柱的承载能力,同时能极大改善试件的延性;相同截面含钢率条件下,采用圆截面钢管的构件约束效应较好;钢管厚度与构件长细比是影响钢管-ECC混凝土叠合柱承载能力的重要参数;外包纵筋直径与箍筋间距变化对试件承载力具有提高作用;随着钢管厚度、纵筋直径的增加及构件长细比的减小,单轴荷载作用下叠合柱的承载力得到提高.     

方钢管混凝土柱-钢梁单边螺栓连接节点静力性能有限元分析

针对方钢管混凝土柱-钢梁单边螺栓连接节点,采用ABAQUS有限元软件进行工作机理及参数分析.研究结果表明:该类新型节点具有良好的转动能力和延性;节点抗弯承载力随着轴压比的增大而降低;柱长细比对该类节点弯矩-转角曲线影响较小;增大钢管强度、混凝土强度、柱截面含钢率可有效提高节点力学性能.对于平齐式端板连接,减小外侧螺栓至钢梁翼缘距离及增大连接螺栓数量可提高节点抗弯承载力.     

方钢管自密实铁尾矿混凝土短柱偏压力学性能

通过10根方钢管自密实铁尾矿混凝土偏压短柱的实验,研究含钢率、铁尾矿粉替代率和偏心距对其力学性能的影响,并将实验承载力与各规范计算所得承载力进行比较.结果表明:试件承载力、延性系数及抗弯刚度随含钢率的增大而显著增长;增大铁尾矿粉替代率,试件抗弯刚度降低,承载力与延性系数无明显变化;增大偏心距,试件承载力、抗弯刚度降低但延性系数提高.     

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.     

钢管再生混凝土组合柱偏心受压性能试验研究

为了研究压弯荷载作用下钢管再生混凝土组合柱的力学性能,以再生粗骨料取代率、偏心距、含钢率和长细比为参数,设计了16根组合柱试件进行轴心受压和偏心受压试验.研究结果表明:钢管再生混凝土组合柱偏压破坏过程和承载性能与普通混凝土的相似,受再生粗骨料取代率的影响不大;与轴压试件相比,偏压试件的初始刚度、极限承载力和变形能力减小;钢管含钢率增加或长细比减小,试件的抗弯刚度和极限承载力提高.试验结果分析基础上,建议采用能够考虑钢管作用以及对核心混凝土约束作用影响的计算方法进行压弯承载力设计.     

钢管-纤维增强水泥基复合材料混凝土叠合柱轴压性能

为了研究构造参数对钢管-超高延性纤维增强水泥基材料(engineered cementitious composites, ECC)混凝土叠合柱的轴压力学性能的影响规律,采用数值模拟方法对比分析了长细比、截面形式、钢管壁厚、纵筋直径以及配箍率对极限承载力、破坏模式和荷载-位移曲线的影响,研究不同参数的影响规律。研究结果表明:通常采用ECC混凝土替代外包普通混凝土能有效提高叠合柱的承载能力,同时能极大改善试件的延性;相同截面含钢率条件下,采用圆截面钢管的构件约束效应较好;钢管厚度与构件长细比是影响钢管-ECC混凝土叠合柱承载能力的重要参数;外包纵筋直径与箍筋间距变化对试件承载力具有提高作用;随着钢管厚度、纵筋直径的增加及构件长细比的减小,单轴荷载作用下叠合柱的承载力得到提高。     

新型方钢管混凝土分体短柱轴压受力性能

目的设计一种新型方钢管混凝土分体短柱(简称分体短柱),研究其破坏过程和受力性能,以便为分体短柱轴心受压设计提供理论依据.方法拟以分体短柱的套箍系数、截面形式、混凝土强度等级、分体短柱含钢率为试验参数,设计了8根方钢管混凝土短柱,并对其破坏形式和特征、其荷载-应变关系曲线、肋板的荷载-应变关系曲线以及承载力的敏感影响因素进行深入的研究.结果分体短柱和普通方钢管混凝土短柱(以下简称普通短柱)相比较破坏时受力相对均匀,呈现多处鼓曲.普通短柱后期承载力约为分体短柱的78%~82%.当分体短柱核心区混凝土强度由C30提高到C60时,其屈服强度提高约35%,荷载-应变关系曲线有明显的下降段.当含钢率由0.10提高到0.16时,其后期承载力约提高30%.套箍系数由1.02提高到1.80时,其后期承载力约提高30%.结论混凝土强度能够明显提高分体短柱极限承载力,但试件塑性变形能力降低.含钢率、套箍系数对承载力提高和塑性变形能力改善均有明显的作用.     

矩形钢管微膨胀陶粒混凝土短柱轴压极限承载力研究

以矩形钢管截面长宽比(1、1.5、2)、含钢率(11%、16%)、陶粒混凝土中膨胀剂掺量(12%、16%)为设计变量,制作了12组(每组2根)矩形钢管微膨胀陶粒混凝土短柱试件,进行轴压承载力测试。然后利用试验数据对几种常见的钢管混凝土承载力计算公式进行对比分析,并在统一理论公式的基础上提出了计算矩形钢管微膨胀陶粒混凝土短柱轴压承载力的修正公式。试验结果表明,试件的弹性极限可以达到其极限荷载的90%左右,同时试件表现出较明显的套箍效应,其承载力提高系数随截面长宽比的增大而减小,随含钢率的提高而增大,并且膨胀剂掺量为12%时的承载力提高系数较大。修正公式的计算结果与试验结果吻合较好,并且其更适合于工程实际应用。     

无黏结预应力混凝土桥墩极限抗弯承载力研究

推导了无黏结预应力混凝土桥墩的抗弯极限承载力的计算公式,分析了极限承载力与预应力钢筋面积、普通钢筋面积和混凝土强度等影响因素的关系.基于塑性铰法,对无黏结预应力混凝土桥墩的抗弯极限承载力进行研究,分析了各因素对抗弯极限承载力的影响.结果表明,增大普通钢筋面积和混凝土强度可以提高抗弯极限承载力;极限弯矩随着预应力钢筋的增多,先增大后减小.因此,对于预应力混凝土桥墩,增大普通钢筋配筋率对提高极限抗弯承载力最有效,但要控制预应力钢筋的数量.     

咬合管幕结构的抗弯性能及影响参数分析

依托咬合管幕结构的抗弯性能试验,利用ABAQUS有限元软件建立了咬合管幕结构模型,在对模型的准确性进行验证的基础上,对咬合管幕结构在集中荷载作用下的抗弯性能进行分析.选取咬合距离、钢管直径、钢管壁厚及钢筋直径进行研究,得到不同参数组合下结构的抗弯承载力水平.结果表明：加载过程中,钢管与核心混凝土中存在明显的应力重分布,咬合管幕结构具有良好的抗弯性能,钢管直径是影响咬合管幕结构抗弯性能的主要因素,当钢管直径增加45.7%时,结构抗弯承载力最大可提高294.3%.     

工字形CFRP-高强方钢管高强混凝土轴压短柱有限元分析

目的将工字形CFRP型材置入钢管混凝土截面型心处,研究高强方钢管高强混凝土轴压短柱的受力性能.方法对典型构件的应力-应变曲线、组合柱的受力机理进行分析,并定义了6个特征点.研究在构件受力的各个特征点的方钢管、混凝土和工字形CFRP分担的纵向荷载,分析内置工字形CFRP配置率、核心混凝土抗压强度、钢材屈服强度、含钢率等因素对组合柱力学性能的影响.结果内置工字形CFRP的高强方钢管高强混凝土轴压短柱极限承载力随着混凝土强度、钢材屈服强度、CFRP配置率以及含钢率增加而增加,而钢材屈服强度以及混凝土强度对构件荷载-位移曲线初始刚度影响较小.结论高强方钢管高强混凝土的各组分受力随着高度变化而变化,构件受力性能较好并承载力较高.     

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.     

圆端形钢管混凝土柱偏压力学性能研究

采用ABAQUS有限元软件对圆端形钢管混凝土压弯构件进行工作机理及参数分析,研究结果表明:在偏压状态下,圆端形钢管混凝土具有较高的承载力和较好的延性;钢管能对核心混凝土提供有效的约束,约束效果主要集中在圆弧段;圆端形钢管混凝土偏压承载力随着钢管强度、含钢率的提高而提高;随着核心混凝土强度提高,构件承载力增大,延性降低;随着长细比增大,构件承载力降低;截面高宽比对构件偏压承载力影响较小,随着截面高宽比增大,构件延性有降低的趋势.     

基于延性性能圆形钢桥墩內填混凝土补强填充高度的简易计算方法

目的探明圆形钢桥墩内填混凝土补强填充高度的计算方法及长细比和钢管径厚比参数对圆形截面钢桥墩承载力、延性等抗震性能的影响.方法在确定有限元分析与试验结果吻合的基础上,采用ABAQUS有限元软件对9组60个不同填充混凝土桥墩模型进行非线性数值模拟分析.结果与空钢管桥墩柱相比,部分填充混凝土圆形钢桥墩具有良好的抗震性能.随着混凝土填充率的增加,该类桥墩的延性和承载力均有所提高,超过最适填充率后,持续增加混凝土填充率,模型的承载力提高但延性下降.结论拟合出的混凝土填充率、承载力及延性与长细比和径厚比的关系公式为圆形钢桥墩内填混凝土补强填充高度的设计提供了依据.