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。     

中空夹层钢管混凝土柱轴压力学性能分析

在总结已有中空夹层钢管混凝土柱的特点的基础上,提出了八边形中空夹层钢管混凝土柱.为探讨此类轴压短柱和长柱的力学性能,首先通过理论分析得出试件承载力、典型破坏形态以及荷载-应变曲线;然后进行系统的试验研究,得到的试验结果与理论结果符合较好,通过对试验现象的分析得出各自的力学特点以及承载力的影响因素;最后运用该理论模型对承载力影响因素进行了尺寸拓展,并结合数值模拟数据,对影响因素进行了回归,提出了合理的八边形中空夹层钢管混凝土轴心受压柱承载力计算公式,计算值与理论分析结果、试件结果均能较好符合.     

钢管轻集料混凝土偏心受压构件承载力分析

为研究钢管轻集料混凝土构件偏心受压状态下的承载力计算方法,基于长径比为12,28和56等共54根不同偏心率的钢管轻集料混凝土偏心受压柱的承载力试验结果,分析各参数对钢管轻集料混凝土承载力的影响规律。应用多种规范对试验构件的承载力进行计算,并将计算结果与试验结果进行对比分析。针对试验结果,分析压弯构件的FN/FNu-FM/FMu相关性曲线。研究结果表明:偏心率越大、长径比越大、含钢率越小,钢管轻集料混凝土的极限承载力越低;极限承载力的规范计算结果均小于试验值,且由国外规范所得的计算结果小于由国内规范所得计算结果,现有规范对钢管轻集料混凝土的适用性有待进一步研究;小偏心率压弯构件的FN/FNu-FM/FMu相关性曲线可简化为直线。     

钢管自应力自密实混凝土柱偏心受压试验研究

为分析初始自应力对钢管混凝土压弯力学性能的影响,对15根钢管自应力自密实混凝土柱和3根普通钢管自密实混凝土柱进行了偏心受压试验研究.结果表明:与普通钢管自密实混凝土相比,钢管自应力自密实混凝土具有较长的弹性工作段,其随偏心率和长细比的增加而略有下降;初始自应力的存在使核心混凝土在未加载前就处于三向应力状态下,从而显著提高了其密实度,最终使结构获得较高的偏心受压极限承载力;初始自应力对结构的破坏形态几乎没有影响.     

中空夹层钢管混凝土长支撑构件受压性能研究

针对地铁基坑支护的支撑选取问题,提出了一种中空夹层钢管混凝土长支撑构件,采用有限元软件ABAQUS对构件进行模拟,研究其在压力作用下的承载能力及破坏特性,并分析了长径比、空心率对其轴压力学性能的影响以及长细比、荷载偏心距、空心率对其偏压性能的影响。结果表明:长径比对中空夹层钢管混凝土长支撑构件的轴心受压性能有显著影响,空心率对轴心受压性能影响不大;长细比、荷载偏心距对中空夹层钢管混凝土长支撑构件的偏心受压性能有显著影响,空心率对偏心受压性能影响不大;现有短构件受压极限承载力计算公式同样适用于本文提出的长构件。     

自密实高性能混凝土受弯构件受力性能试验研究

为了研究自密实高性能混凝土受弯构件的受力性能,制作了8根自密实混凝土梁和4根相对应的普通混凝土梁.对自密实高性能混凝土受弯构件的开裂荷载、抗弯承载力、抗剪承载力、构件延性和破坏形态等进行了试验研究,并与普通混凝土构件进行了对比.研究结果为自密实混凝土结构的有关规程制订和设计提供参考.     

横向撞击荷载作用下中空夹层钢管混凝土构件的受力性能分析

利用ABAQUS软件建立中空夹层钢管混凝土构件在横向撞击作用下的有限元模型,其中考虑了钢管与落锤及混凝土之间的接触关系,并合理选取了内外层钢管和混凝土在动力加载下的材料模型.采用典型试件的试验数据对所建立的有限元模型的精度进行验证.在模型验证合理的基础上,对影响中空夹层钢管混凝土构件在横向撞击下的力学性能的主要因素进行参数分析.参数分析结果表明,空心率对构件的冲击力峰值有显著的影响,且随着空心率的增大,构件受撞击部位的局部变形增大;轴压比对该构件的冲击力平台值和变形发展有较大的影响;在相同空心率的情况下,截面形式为外圆内方的构件耐撞性能优于双层圆钢管的中空夹层钢管混凝土构件.     

圆中空夹层钢管混凝土压扭构件工作机理研究

为了对圆中空夹层钢管混凝土构件在压、扭复合受力下的工作机理进行研究,采用大型通用有限元软件ABAQUS对圆实心钢管混凝土压、扭复合受力构件进行建模计算,现有的试验验证了计算结果与计算方法的正确性.再采用同样的方法对圆中空夹层钢管混凝土构件在压、扭复合受力状态下进行了模拟计算.通过计算发现,扭矩—转角全过程关系曲线分为弹性、弹塑性、塑性强化三阶段.通过对三个阶段扭矩—转角全过程关系曲线、内外钢管和混凝土的应力分布云图、三者间相互作用力以及轴压比影响的分析,结果表明,在加载过程中,当轴压比较小时,随着轴压比的增大,极限扭矩增加;当轴压比较大时,随着轴压比增大,极限扭矩降低.     

圆中空夹层钢管混凝土短柱的承载力

针对圆中空夹层钢管混凝土轴压短柱的极限承载力,应用薄壁圆筒的统一强度理论极限解,考虑内圆与外圆中空夹层钢管混凝土的内外钢管薄壁效应,提出了计算公式,与文献资料的试验结果做了比较.同时分析了钢管的径厚比、拉压强度比以及中间主应力对圆中空夹层钢管混凝土柱承载力的影响规律.结果表明:把内外钢管看成薄壁圆筒,推导的极限承载力计算公式的计算值与试验值误差小;极限承载力随着径厚比及拉压强度比的增大而减小,随中间主应力的增大而增大.     

钢管混凝土叠合柱偏压工作性能研究

提要:为研究钢管混凝土叠合柱偏压工作性能,基于合理的材料本构关系模型,采用有限元法对钢管混凝土叠合柱偏压荷载—变形关系曲线进行了计算.将理论计算结果与试验结果进行了对比,验证了理论分析模型的正确性.在此基础上,对钢管混凝土叠合柱偏压构件的破坏模态、荷载分配、应力发展以及钢管和混凝土之间的相互作用等工作机理进行了细致分析;并研究了截面含钢管率对钢管混凝土叠合柱偏压构件力学性能的影响规律,结果表明:提高截面含钢管率虽然增加钢管混凝土在叠合柱中的承载比例,但对增加叠合柱极限承载力的效果不明显.最后建议,为保证钢管混凝土叠合柱中各组成部分的材料性能可以得到充分利用,截面含钢管率不应小于25％.