历经长期持荷后钢骨混凝土柱的抗震试验研究

针对钢骨混凝土柱结构在长期荷载作用下,由于混凝土徐变和收缩引发的与时间相关的力学问题,开展了钢骨混凝土柱及钢筋混凝土柱对比试件历经轴向长期持荷后,在水平低周反复荷载下的抗震性能试验.试验监测了长期持荷期间由徐变和收缩引起的柱试件的轴向长期变形,考察了柱试件在抗震试验中的破坏形态、变形和强度等性能指标.试验结果表明,柱试件在持荷1年后,即已完成大部分徐变变形.抗震试验中,所有试件均发生弯剪破坏,无论其是否经历长期持荷,钢骨配置及试验轴压比对各柱试件的影响规律同以往相关研究所得到的结论基本一致:配置钢骨会提高柱试件的变形和耗能性能;随轴压比的增加,柱试件的变形和耗能性能降低,但抗剪承载力有所提高.长期持载作用使钢筋混凝土柱对比试件的初始刚度减小,屈服位移增大,延性系数减小,但对于钢骨混凝土柱试件,由于配置了核心钢骨,长期持荷的影响被抑制和弱化.因此,相较于钢骨配置及轴压比等重要设计参数,长期持荷对钢骨混凝土柱抗震性能的影响在设计中可以忽略.     

T形配钢钢骨混凝土柱恢复力特性试验

为了研究地震作用下T形配钢钢骨混凝土柱的滞回特性和恢复力特性,前期已完成了12根T形配钢钢骨混凝土柱的拟静力试验,得到了其在低周反复荷载作用下的滞回曲线和骨架曲线;基于上述试验的结果建立适合T形配钢钢骨混凝土柱的三折线骨架曲线模型,并对骨架曲线模型及各关键点、正负向加载和卸载刚度退化规律、滞回规则进行数学描述.将实测骨架曲线与模型骨架曲线进行比较,吻合较好.     

钢管自应力混凝土短柱长期荷载作用下变形性能研究

采用硫铝酸盐自应力水泥配制的膨胀混凝土代替普通混凝土浇筑于钢管中形成了钢管自应力混凝土结构,对7根钢管自应力混凝土短柱试件长期荷载作用下的变形性能进行了试验研究.在此基础上,考虑了自应力的初始约束效应,基于ACI209委员会推荐的混凝土徐变系数,采用龄期调整的有效模量法,对试件在长期荷载作用下的变形曲线进行了计算,试验...     

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.     

钢骨-钢管高强混凝土柱抗火性能试验研究

钢骨-钢管高强混凝土柱是一种组合柱设计的新模式,通过钢骨-钢管高强混凝土柱与普通钢管高强混凝土柱的对比轴向负荷和抗火试验,研究了钢骨-钢管高强混凝土柱的耐火性能.试验结果表明,在相同的荷载水平下,两种组合柱的轴向变形均呈现三阶段变化规律:初始膨胀变形阶段、材料损伤导致的压缩变形稳定发展阶段和压缩变形急剧增长的破坏阶段;钢骨-钢管高强混凝土柱的压缩变形稳定发展阶段较普通钢管高强混凝土柱长很多,从而使钢骨-钢管高强混凝土柱的耐火极限达到166 min,而钢管高强混凝土柱仅为46 min,由此可见在钢管高强混凝土柱中加入型钢可显著提高柱子的耐火性能.研究成果可为有关钢骨-钢管高强混凝土柱工程抗火设计提供参考.     

钢骨混凝土梁徐变效应分析

研究了徐变效应对钢骨混凝土梁受力性能的影响.给出徐变函数数学模型,应用黏弹性理论,建立钢骨混凝土梁徐变效应分析模型,研制钢骨混凝土梁徐变效应分析计算程序,研究了钢骨混凝土简支梁在徐变效应影响下的承载能力、应变变化、变形性能及交接面滑移等性能.计算结果表明,沿梁长范围内,跨中截面处的弯矩、应变和变形最大,滑移最小;在荷载作用后的初始阶段,跨中弯矩、应变、变形和滑移均有明显变化,之后各参数值随着时间的增长趋于一定值.     

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。     

高持续荷载下混凝土徐变和损伤耦合机理

为研究混凝土在高持续荷载作用下徐变和损伤的耦合机理.采用加卸载、碱骨料及高温烘烤获得了带不同初始损伤的混凝土,并开展了损伤混凝土在不同应力水平高持续荷载下的徐变试验,分析了混凝土徐变变形和损伤随持荷时间的变化规律,研究了单调加载和持续荷载下材料内部损伤演化和应变能累积的关系.结果 表明:混凝土在长期荷载作用下损伤随徐变应变增加而增大,在损伤稳定发展阶段徐变应变与损伤基本呈线性关系.混凝土在不同荷载形式下应变能和损伤的演化关系相同,可以通过混凝土单轴损伤-应变能关系来表征高持续荷载下徐变和损伤的耦合关系.研究成果可以为长期荷载下混凝土结构分析提供参考.     

移动荷载作用下框架节点域内动力响应分析

利用大型非线性有限元软件ANSYS建立节点实体有限元模型,分析了钢骨混凝土梁．钢管混凝土柱加强环节点在移动荷载作用下的受力机理和动力响应,研究了配骨指标和混凝土强度对节点动力响应的影响,得出节点区在移动荷载作用下的变形图和应力分布图以及位移一时间曲线,速度一时间曲线,从而为节点设计提供依据。     

某超高层框架-核心筒结构时变效应分析与实测

建立某巨型支撑外框架-核心筒超高层结构的空间有限元模型,基于CEB-FIP(1990)模型计算混凝土收缩徐变效应,按实际工况考虑施工分层加载的影响,分析该结构在实际荷载作用下的竖向位移效应,并将计算结果与现场实测数据进行了对比分析.结果表明:收缩徐变效应对该结构的竖向变形影响较大,框架柱与核心筒的时变性能差异将产生较大的层间位移差;考虑收缩徐变的施工过程分析可以较准确地模拟超高层框架-核心筒结构的竖向位移状况.     

长联预应力混凝土连续梁桥拼接问题分析

为研究长期荷载对拼宽长联桥变形的影响,以"新、旧桥梁的上部结构连接,下部结构不连接"为原则进行拓宽的三座长联预应力混凝土梁桥为研究对象,建立三维杆系有限元模型,分析了长期荷载对新、旧主梁纵、横桥向的影响,并对混凝土收缩和徐变引起的长联桥梁结构变形的实测结果与有限元结果进行了对比分析。分析结果表明:《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》的计算方法能较准确地计算混凝土收缩和徐变所引起的结构变形;长期荷载使沿纵桥向全部拼接后的主梁产生较大的横桥向位移,引起的结构变形最大值均出现在桥台或一联的过渡墩位置;由混凝土收缩引起的横桥向位移占选取的长期荷载产生的横桥向位移的68.58%。混凝土收缩是影响拓宽长联桥横桥向变形的最主要因素。     

长期荷载作用下钢-混凝土组合梁的挠度计算与分析

为科学合理计算钢-混组合梁在长期荷载作用下的挠度,综合考虑钢梁与混凝土桥面板层间滑移效应、钢-混组合梁全截面剪切变形及混凝土桥面板收缩徐变的影响,运用能量变分法推导出钢-混组合梁挠度计算的控制微分方程.引入均布荷载作用下简支和两跨连续钢-混组合梁的自然边界条件,求解出了钢-混组合梁在这两种边界条件下的挠度计算公式.计算公式的可靠性得到了实测值和有限元值的验证.研究结果表明:考虑剪切变形与层间滑移后,两跨连续钢-混组合梁跨中最大挠度计算值相对于初等梁理论增大37.4％,而同时考虑混凝土收缩徐变后其挠度计算值增大58％;简支钢-混组合梁考虑混凝土的收缩徐变后挠度计算值相对于初等梁理论增大1.55倍,可见混凝土的收缩徐变效应对钢-混组合梁的挠度影响较大.研究成果可为实际工程中钢-混组合梁在长期荷载作用下的挠度计算提供理论依据.     

长期荷载作用下钢-混凝土组合梁的挠度计算与分析

为科学合理计算钢-混组合梁在长期荷载作用下的挠度,综合考虑钢梁与混凝土桥面板层间滑移效应、钢-混组合梁全截面剪切变形及混凝土桥面板收缩徐变的影响,运用能量变分法推导出钢-混组合梁挠度计算的控制微分方程.引入均布荷载作用下简支和两跨连续钢-混组合梁的自然边界条件,求解出了钢-混组合梁在这两种边界条件下的挠度计算公式.计算公式的可靠性得到了实测值和有限元值的验证.研究结果表明:考虑剪切变形与层间滑移后,两跨连续钢-混组合梁跨中最大挠度计算值相对于初等梁理论增大37.4％,而同时考虑混凝土收缩徐变后其挠度计算值增大58％;简支钢-混组合梁考虑混凝土的收缩徐变后挠度计算值相对于初等梁理论增大1.55倍,可见混凝土的收缩徐变效应对钢-混组合梁的挠度影响较大.研究成果可为实际工程中钢-混组合梁在长期荷载作用下的挠度计算提供理论依据.     

基于ABAQUS考虑钢筋影响的 混凝土构件收缩徐变分析

基于CEB-FIP(2010)模型采用MATLAB拟合徐变曲线,通过ABAQUS分析软件二次开发了收缩徐变计算程序。在参数验证的基础上,模拟计算了素混凝土及钢筋混凝土柱、单层三跨框架梁在不同参数影响下考虑徐变和收缩影响的竖向变形,提出了考虑钢筋影响的变形折减系数并分析了其影响参数,拟合了不同影响因素下柱的折减系数公式。结果表明:柱的尺寸、混凝土强度与折减系数为二次曲线关系,湿度、配筋率与折减系数为线性关系,轴压比对折减系数影响不大;梁的截面高度、混凝土强度、配筋率与折减系数为二次曲线关系,湿度与折减系数呈线性关系,梁上线荷载大小对折减系数影响不大;折减系数公式能很好地考虑钢筋对混凝土收缩徐变的影响。     

长期荷载作用下不锈钢管混凝土轴压柱力学性能的有限元分析

基于有限元法建立了在长期荷载作用下不锈钢管混凝土轴压柱的分析模型,计算结果与试验结果进行了验证,同时对是否考虑长期荷载影响的轴压柱的荷载-变形曲线以及构件材料的相互作用力等进行了对比分析。通过分析发现:长期荷载作用下不锈钢混凝土轴压柱的承载力提高且对应的轴向位移增大,同时延缓了钢管与核心混凝土之间的相互作用。     

T形钢骨增强异形柱节点抗震性能试验

目的在混凝土异形柱节点核心区加入T形钢骨,解决混凝土异形柱框架结构节点的薄弱问题.方法通过对节点核心区加入T形钢骨和同等条件下未加入T形钢骨的四个异形柱节点试件进行拟静力试验研究,对比分析异形柱节点的破坏特征、荷载、位移、滞回曲线、延性、累积损伤等抗震性能指标.结果在异形柱节点核心区加入T形钢骨能够改善混凝土异形柱节点的滞回特性,提高混凝土异形柱节点试件的承载能力、变形能力以及延性性能,减缓混凝土异形柱节点试件的刚度退化,同时也能减轻混凝土异形柱节点的累积损伤程度.结论 T形钢骨在混凝土异形柱框架节点核心区的加入对提高其抗震性能效果显著.     

密配螺旋箍筋的钢筋混凝土圆形柱试验

通过试验，研究了采用高强度混凝土，并密配有圆形螺旋箍筋来约束混凝土的钢筋混凝土圆形柱在高轴力以及多次重复水平荷载作用下的基本力学性能。文中介绍了关于该柱的试验概要，并对该柱的破坏特点，荷载－水平变位滞回曲线的特性、轴向压缩变形特性、最大抵抗弯矩能力和极限变形能力等试验结果进行讨论。     

钢骨高强混凝土受弯构件非线性分析

为进一步研究钢骨高强混凝土受弯构件的工作性能,通过基于平截面假定的有限条带法,对其在单调荷载作用下的整个受力过程进行分析,计算得到弯矩与曲率、荷载与变形的关系曲线,以及混凝土强度、含钢率对荷载-变形的影响曲线·研究表明,当外荷载为极限荷载的14%左右时,钢骨高强混凝土构件受拉区混凝土开裂;在相同荷载条件下,钢骨高强混凝土构件的延性比钢骨普通混凝土构件的有所降低;在相同变形条件下,随着含钢率的增加,钢骨高强混凝土受弯构件的承载能力得到显著提高·     

复杂状态下桥用高强混凝土收缩徐变性能试验

针对大量大跨度预应力混凝土桥梁长期变形难以准确预测的现状,分析了多种高强混凝土收缩徐变预测模型分别在实验室和实际桥梁工程条件下的适用性,指出了现有预测模型并没有考虑大跨度预应力桥梁桥用混凝土早期受循环荷载作用等特点.制作了7组不同应力比、不同荷载循环周期的试件,对混凝土的收缩徐变性能进行了测试与分析.研究结果表明,高强...     

高强钢骨混凝土框架柱的抗震性能

通过10根高强钢骨混凝土框架柱与高强钢筋混凝土框架柱及普通钢骨混凝土框架柱的低周反复荷载试验,全面分析了高强钢骨混凝土框架柱抗震性能的影响因素·在和普通钢骨混凝土框架柱及高强钢筋混凝土框架柱比较的基础上,对高强钢骨混凝土框架的变形能力、耗能性能、累积损伤模型等进行了研究,结果表明,高强钢骨混凝土柱具有良好的抗震性能·