复合材料管-钢管约束混凝土组合柱的轴压性能

通过纤维增强复合材料(FRP)管-钢管约束混凝土组合柱的轴压试验,分析组合柱的受力特点、破坏形态、本构关系和承载力。结果表明:在荷载作用初期,FRP管的约束作用较小;在荷载作用后期,FRP管的环向应力增长较快,故以FRP管的环向断裂作为承载力极限状态指标。将现有理论计算模型与试验所得受约束混凝土的应力-应变关系进行对比,发现空心构件极限应变的理论计算误差较大,而实心构件吻合较好。最后提出了一种可用于确定实心组合柱极限承载力的简化计算方法,理论计算结果与试验值符合较好。     

基于CZM的FRP约束空心组合柱的承载性能预测

基于内聚区模型(CZM),研究了纤维增强复合材料(FRP)约束空心钢管混凝土组合柱的轴压性能数值分析方法和模型,并与试验结果对比,验证了数值模型的有效性.在此基础上,研究了主要设计参数对组合柱轴压性能的影响.研究结果表明:CZM适用于FRP约束空心钢管混凝土组合柱的FRP粘结界面性能的研究;增大混凝土强度等级、FRP的...     

FRP-混凝土-钢双壁空心管的截面弯矩-曲率全曲线

为研究纤维增强复合材料(FRP)-混凝土-钢双壁空心管的抗弯性能,完成了3根试件的抗弯试验。采用条带法计算了3个试件和12个双壁空心管计算模型的截面弯矩-曲率曲线;推导了双壁空心管受弯承载力理论计算式。结果表明:该种双壁空心管受弯时,受拉区的FRP管环向受压、受压区的FRP管环向受拉,跨中挠度达到跨度的1/24时承载力尚未下降。在试验、数值计算和理论计算结果的基础上,提出了该种双壁空心管受弯承载力简化计算式,建立了以弯曲刚度表示的该种双壁空心管截面弯矩-曲率关系三折线模型。     

FRP管-混凝土-钢管复合套管约束性能有限元分析

为了研究FRP管-混凝土-钢管复合套管的约束性能,采用修正的Hognestad表达式来描述混凝土单轴受压应力-应变关系,利用ABAQUS软件对FRP约束混凝土短柱轴压试验进行有限元模拟,并与试验结果进行了比较,表明有限元模型通过精确定义材料参数、单元模型、表面作用、边界条件,可准确描述FRP约束混凝土短柱力学性能.在此基础之上,分析了FRP管-混凝土-钢管复合套管中3种材料厚度变化对管约束性能的影响.结果表明,在复合套管的约束作用下,核心混凝土的轴向应力-应变曲线呈现双线性的特点,复合管中的钢管主要影响第一线性段,而FRP管和混凝土主要影响第二线性段.该结论为今后进行该类组合柱的研究提供了参考.     

新型FRP-混凝土-钢管组合柱抗震性能研究

简要介绍了一种新型的FRP-混凝土-钢管组合构件,结合FRP约束混凝土柱抗震性能的研究进展, 探讨了这种新型组合柱抗震性能研究中着重需要解决的一些问题．     

尺寸效应对GFRP管-混凝土-钢管组合柱轴压下力学性能影响的研究

FRP管-混凝土-钢管组合柱(简称DSTC),是一种新型组合结构形式,它由FRP外管、钢材内管以及两者之间填充的混凝土三部分组成,具有轻质高强耐腐蚀等特点.为了更深入研究DSTC的轴压力学性能,通过2组不同工况下的DSTC短柱轴压力学性能实验,对不同尺寸等工况下的DSTC进行了深入研究.根据实验结果可知,随着试件尺寸的增大,试件抵抗变形能力在减弱,尺寸效应对不同混凝土强度等级的DSTC力学性能的影响程度不同,具体表现为尺寸效应对高等级混凝土的影响要小于较低等级混凝土.     

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.     

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。     

FRP约束矩形高强钢管混凝土长柱轴压性能有限元分析

以纤维增强复合材料(FRP)约束矩形高强钢管混凝土长柱的轴压试验为基础,利用有限元软件ABAQUS对FRP约束矩形高强钢管混凝土长柱进行了非线性有限元分析,有限元分析结果和试验荷载-位移曲线吻合较好,破坏模态一致,峰值荷载偏差平均值仅为0.5%,方差为0.080,验证了材料本构关系、单元类型、接触和边界条件等建模方法的可靠性,表明该有限元模型可以准确预测其轴压性能.基于试验和数值模拟分析了试件的受力机理:薄壁钢管在压应力较小时发生局部屈曲;混凝土在钢管鼓曲处发展了塑性应变和横向变形;由于倒角较小,FRP在角部存在应力集中现象,在鼓曲最严重处发生断裂.环向FRP约束延缓了钢管局部屈曲的萌生和发展,提高了核心混凝土的约束强度,对于内填普通强度(C40)混凝土的钢管混凝土柱,环向FRP在承载力上的提升作用较明显,方矩形截面试件的峰值承载力提高了6%～7%.对于内填高强度(C80)混凝土的钢管混凝土柱,方矩形截面试件的峰值承载力提高了4%～5%.最后利用该有限元模型探究了长细比参数对轴压性能的影响,结果表明:FRP对承载力的提升效果随着长细比的增大而降低,对倒角半径为20 mm的模型,当长细比...     

FRP管-混凝土-钢管组合短柱轴压性能试验及有限元分析

为了研究FRP管-混凝土-钢管组合短柱的轴压性能,进行了3个实心组合短柱的轴压试验.基于非线性有限元分析软件ANSYS,通过选择合适的单元类型以及材料的本构关系,对实心组合短柱进行了数值仿真分析,并与试验结果进行对比,证明了所采用的非线性有限元分析模型可以较好地模拟实心组合短柱的受力过程.结合已建立的有限元模型,开展了参数的敏感性分析,探讨了FRP管厚度、钢管厚度和强度、核心混凝土强度等参数对实心组合短柱轴压性能的影响.模拟结果表明:FRP管厚度对实心组合短柱的轴压性能有显著影响,钢管厚度和强度对实心组合短柱的影响规律较相似,对第二线性阶段斜率均无影响,其中钢管厚度对实心组合短柱的初始刚度略有影响,核心混凝土强度变化对极限承载力有较大影响.     

FRP-混凝土-钢组合长柱的轴心受压实验研究

结合纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer,即FRP)、混凝土和钢这3种材料的优点提出了一种FRP-混凝土-钢组合长柱.为了研究FRP-混凝土-钢组合长柱的承载性能,对其进行了轴心受压的静力实验研究.完成了4组FRP-混凝土-钢组合长柱的足尺模型静力实验,同时为了进行对比分析,还进行了1组钢管的轴心受压静载实验,以及1组FRP管的轴心受压静载实验.研究结果表明,FRP-混凝土-钢组合长柱可以较好地发挥3种材料各自的优点,在具有较高承载力的同时还具有较好的延性.     

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...     

复式空心钢管混凝土柱抗压刚度

将复式钢管混凝土空心柱分成混凝土、内钢管和外钢管三部分,将其作为拟平面轴对称问题进行分析,考虑混凝土和内、外钢管的径向位移、纵向应变协调,建立了复式钢管混凝土空心柱抗压刚度计算公式,并得到了复式空心钢管混凝土柱在轴力作用下的应力分配比。同时分析了核心混凝土泊松比、内钢管泊松比、外钢管泊松比、内钢管壁厚、外钢管壁厚对复式空心钢管混凝土柱的抗压钢管和应力分配比的影响,得到了复式空心钢管混凝土柱轴压应力不是按弹性模量比分配、内外层钢管壁厚和泊松比对彼此无显著影响等结论。     

钢管约束超高性能混凝土柱的抗震性能

使用Abaqus通用软件对钢管约束超高性能混凝土柱的抗震性能进行数值仿真分析,探讨该类新型组合柱的破坏模式、滞回曲线、位移延性、刚度退化以及能量消耗等,研究轴压比、长细比、混凝土强度、钢管强度、径厚比等参数对钢管约束超高性能混凝土柱抗震性能的影响,提出合理参数范围.结果表明:钢管约束超高性能混凝土柱具有良好的耗能能力及抗震性能;轴压比和长细比对其抗震性能影响较大,轴压比宜为0.1～0.3,长细比宜为5～11;而混凝土强度、钢管强度和径厚比对其抗震性能影响较小.     

FRP约束SRHC压弯构件正截面承载力计算

综合考虑钢骨混凝土柱的受力特性,提出一种在不增加构件截面尺寸的情况下,既提高其承载能力,又增加其抗剪能力和抗震延性的一种新型柱模式——FRP(纤维增强复合材料)与SRHC(钢骨高强混凝土)组合柱.在混凝土内部埋设型钢,形成SRHC柱,在进行施工的同时或待结构主体施工至一定高度后,再用FRP布横向包裹及纵向粘贴SRHC柱,形成FRP-SRHC组合柱.考虑到FRP钢骨混凝土柱多数是处于偏心受压状态,因此,分析环向FRP布对核心混凝土的约束作用及纵向FRP布对钢骨混凝土柱正截面承载力的贡献,确定FRP约束SRHC组合柱的界限相对受压区高度,分别给出FRP约束SRHC柱大(小)偏心受压柱的承载力计算公...     

方钢管-钢骨高强度混凝土组合短柱轴心受压承载力研究

基于极限平衡理论和方钢管-钢骨高强度混凝土组合短柱的工作原理,引入方钢管等效约束折减系数和核心混凝土强度折减系数,将方钢管对混凝土的约束以及混凝土强度等效替换成相应的圆钢管对混凝土的约束以及混凝土强度,对方钢管、核心混凝土与内置钢骨在三向受力的约束效应下的轴压极限承载力进行了分析研究。利用组合短柱的力学平衡方程及屈服条件,推导出了该新型组合短柱在轴心压力作用下的极限承载力理论计算公式,并将该理论公式的计算结果与试验结果进行对比。研究结果表明：理论计算的极限承载力与试验吻合好,该理论计算公式具有较强的适应性,对此类组合短柱在工程实际中的设计计算具有参考价值。     

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。     

空心率对GFRP-ECC-钢管组合空心柱轴压及抗震性能影响

GFRP-ECC-钢管组合空心柱（EDSTC柱）是利用GFRP管和钢管组成模具，并在GFRP管和空心钢管之间直接浇筑ECC而成的一种新型组合柱结构.使用ABAQUS有限元软件研究了空心率对EDSTC柱轴压性能和抗震性能的影响.通过研究发现：空心率对EDSTC柱的轴压性能和抗震性能有着显著的影响；随着空心率的增加，EDSTC柱的刚性、承载能力、耗能能力和抗震性能均逐渐降低，延性则逐渐增加；EDSTC柱的破坏最先出现在柱体的中部，因此在设计中应注意对EDSTC柱进行中部加固，并选择适当的空心率，以提高EDSTC柱的轴压性能和抗震性能.研究结果有助于进一步优化EDSTC柱的设计和应用，提高其在工程领域的实用性和可靠性.     

倒角半径对矩形FRP-钢复合管混凝土轴压性能的影响规律

通过对10个不同倒角半径的矩形纤维增强复合材料(FRP)-钢复合管混凝土试件的轴压性能试验,研究截面倒角半径对其轴压性能的影响。试验结果表明:在FRP断裂之前,钢管的局部屈曲能够得到有效的抑制,FRP的横向约束能够改善矩形钢管混凝土的受力性能,延缓其屈曲过程,相对于钢管混凝土,FRP对其承载力有提高效果;归因于角部的局部应力集中现象,FRP断裂位置都发生在试件中部的倒角部位,改变角部的倒角半径能够改善角部的应力集中,削弱FRP在角部的受力,提高FRP的约束效果;随着矩形截面倒角半径的增大,钢管混凝土或FRP-钢复合管混凝土的受力性能越好。     

钢骨-钢管混凝土轴压短柱的延性和承载力

为合理分配钢骨-钢管混凝土组合柱的含钢量及充分发挥组合柱的受力性能,采用有限元软件ADINA数值模拟和理论分析的方法分析不同的钢管厚度、钢骨强度和混凝土强度等级对钢骨-钢管混凝土轴压组合短柱的延性性能和承载力的影响.通过分析,对延性约束指标进行了修正,同时基于回归分析建立了组合柱的承载力计算公式.研究结果表明:用ADINA软件模拟组合柱的受力性能是可行的;延性约束指标能够体现出组合柱的延性性能,为合理配置钢管和钢骨的用量提供了参考依据;建立了简洁且与试验数据吻合良好的承载力计算公式.