两种钢管混凝土轴压短柱有限元模型的比较

有限元软件ABAQUS由于其强大的非线性功能,被广泛用于钢管混凝土构件的设计和研究中,研究者们还建议了多种适合该软件使用的钢管混凝土轴压短柱的有限元模型.分析了现有的340个钢管混凝土轴压短柱的试验数据,基于这个数据库对现有的两个常用钢管混凝土轴压短柱的有限元模型进行验证,以明确两种有限元模型的适用范围,为设计和研究该类构件提供有益参考.     

方钢管钢骨混凝土轴压短柱极限承载力计算

为了进一步探讨方钢管钢骨混凝土轴心受压短柱极限承载力计算方法,在修正的方钢管钢骨混凝土混凝土本构模型基础上,采用有限元法建立了轴压短柱的计算模型,通过模型计算了载荷-轴向变形关系曲线,并与相关文献的试验曲线进行了对比,计算曲线与相关试验曲线吻合较好。通过对计算结果的回归分析,得出了实用的轴压承载力计算公式,利用该公式可进行方钢管钢骨混凝土轴压短柱的极限承载力进行预测。     

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.     

钢骨-圆钢管混凝土轴压短柱力学性能分析

为研究钢骨-圆管混凝土轴压短柱的相互作用关系,建立钢骨-圆管混凝土轴压短柱极限承载力计算公式,采用三维有限元法和弹塑性法对钢骨-钢管混凝土轴压短柱的荷载-变形曲线进行分析。采用有限元法分析钢骨-钢管混凝土轴压短柱和钢管混凝土轴压短柱的钢管纵向应力与横向应力、核心混凝土的纵向应力以及钢骨纵向应力的变化。基于极限平衡理论建立钢骨-圆管混凝土轴压短柱承载力计算公式。研究结果表明:由于钢骨对核心混凝土的约束,钢骨屈服后纵向应力略低于其屈服强度;与钢管混凝土相比,由于同时受钢管和型钢的约束,钢骨-钢管混凝土中核心混凝土纵向应力有所增大,钢管屈服后纵向应力降低速率、环向应力增加速率减小,钢管减少了对核心混凝土的约束作用;短柱承载力公式计算结果与有限元计算结果相近,且与试验结果相比,这2种计算结果都偏于安全。     

自应力钢管混凝土中核心混凝土单轴本构关系

普通钢管混凝土短柱核心混凝土的本构关系不能满足自应力钢管混凝土轴压短柱的计算需要.在已有试验的基础上,补做了12根自应力钢管混凝土短柱轴压试验.首先测量了自应力钢管混凝土短柱在限制条件下的膨胀性能;然后对其进行了轴压承载力试验.通过对37根自应力钢管混凝土短柱轴压试验结果进行分解分析,提出一种适用于自应力钢管混凝土短柱轴压计算的等效单轴本构模型,与传统的混凝土本构关系相比,这个本构关系考虑了自应力水平和套箍系数对核心混凝土的影响,并且具有计算简单、方便的特点.     

内埋圆形钢管空间钢构架混凝土短柱轴压承载力计算

为研究内埋圆形钢管空间钢构架混凝土短柱的轴压承载力,探索这种组合柱混凝土的约束机理,建立了轴压承载力与内埋钢管混凝土套箍指标ξ_1和外部空间钢构架混凝土约束系数ξ_2之间的关系.同时,考虑钢管对核心混凝土的侧向约束作用,以及空间钢构架对钢管外混凝土的侧向约束作用,建立了内埋圆形钢管空间钢构架混凝土短柱轴压承载力计算公式.试验结果表明,该文公式较好地反映了组合柱各部分的相互作用关系,可用于内埋圆形钢管空间钢构架混凝土短柱的轴压承载力计算.     

钢骨-钢管高强混凝土轴压短柱力学性能和承载力研究

提出了一种重载柱设计的新模式,即钢骨钢管混凝土组合柱.该组合柱是将钢骨插入钢管中,然后内填混凝土形成.通过组合柱的轴心受压试验,研究了钢骨钢管高强混凝土组合轴压短柱的工作机理和特性,讨论了影响这种组合轴压短柱性能的主要因素.并对这种构件进行数值分析;研究结果表明,这种新型组合柱具有较高的承载力和良好的延性.根据试验结果,给出了适用于这种组合轴压短柱的承载力计算公式,其公式计算结果与试验结果、数值计算结果吻合较好.     

内埋空间钢构架方形钢管混凝土短柱轴压承载力计算

空间钢构架对核心混凝土以及方形钢管对空间钢构架外混凝土具有约束作用,这种双重约束作用可以有效地提高内埋空间钢构架钢管混凝土组合柱的承载力和变形性能,为了进一步探索内埋空间钢构架方形钢管混凝土组合短柱的轴压承载力的计算方法,在试验研究和有限元模拟分析的基础上,分析了内埋空间钢构架方形钢管混凝土短柱的混凝土约束机理。在此基础上,提出了两种不同计算模型的内埋空间钢构架方形钢管混凝土短柱轴压承载力计算公式,分析表明,公式计算值与试验值吻合较好,可以用来计算这种新型组合柱的轴压承载力,为这种组合柱的推广应用提供了技术依据。     

基于统一强度理论的多室T形钢管混凝土短柱轴压承载力

为研究多室T形钢管混凝土柱的轴压性能,将多室T形钢管混凝土柱等效成两个正方形和一个矩形钢管混凝土柱,对于矩形钢管混凝土柱,考虑长边和短边对核心混凝土的不同约束作用,将矩形钢管对核心混凝土产生的约束力等效成圆钢管对核心混凝土产生的均匀约束力,并引入混凝土折减系数。对于等效成圆钢管后直径小于100 mm的小尺寸方钢管混凝土柱,假定混凝土折减系数为1。利用统一强度理论分别求出两种钢管内部核心混凝土轴压强度,将钢管部分轴压承载力和两种钢管内部核心混凝土轴压承载力进行相加,得出整体的轴压承载力。计算结果与试验结果吻合较好,说明所建立的理论公式可以精确地计算多室T形钢管混凝土短柱的轴压承载力。     

内衬空八边形钢管的混凝土组合柱耐撞击性能

为研究内衬空八边形钢管混凝土组合柱的耐撞击性能,利用无导轨落锤式撞击试验机进行内衬八边形钢管混凝土组合柱耐撞击试验研究.试验过程中采用力传感器、高速摄像机记录撞击全过程中构件的撞击力时程曲线和跨中位移时程曲线.试验中观察边界条件、撞击能量、轴压比和圆钢管壁厚等因素对组合柱破坏形态与能量耗散的影响规律.试验结果表明:外包钢筋混凝土可与空八边形钢管和钢管混凝土相互协调,共同工作;在承受撞击荷载时,撞击高度对试件耗能能力的影响最为显著,边界条件次之,轴压比影响较弱,圆钢管壁厚影响最弱.