波纹钢管涵地基承载力分析

波纹钢管涵在我国已有大量应用,但现有计算理论及现行规范对此类涵洞地基承载力尚缺乏认识.采用理论推导与实测数据验证相结合的方法,提出了考虑波纹钢管涵-填料相互影响、管侧填料与管涵变形差引起的附加应力的波纹钢管涵地基承载力计算公式,并对比分析了现行规范、经验公式和本文公式在计算波纹钢管涵地基承载力的误差和适用性.研究表明:波纹钢管涵对地基承载力的要求远小于传统刚性管涵,且管侧附加应力对管涵基底承载力的提高有利;本文公式计算精度较现行规范和经验公式有大幅提高,且更适用于高填方波纹钢管涵的地基承载力设计;当缺乏设计资料时,也可采用路基荷载等效法对此类波纹钢管涵的地基承载力进行初步设计.     

两种内衬加固混凝土管涵的力学性能

伴随着公路改扩建工程的增多,大量混凝土管涵需要加固、改造和接长.为了研究内衬加固混凝土管涵的力学性能,采用室内两点加载实验对高密度聚氯乙烯(HDPE)管和型钢支架加固钢筋混凝土管涵(内径为1.2 m)的力学性能进行研究,获得了荷载-位移曲线.通过对荷载-位移曲线的分析,内衬加固均不同程度的提高了混凝土管涵的承载能力,内衬HDPE管提高1.50倍,内衬型钢支架提高1.31倍,相应的刚度则没有较大的改变,加固后构件的延性比较好.根据实验现象的推测,以及承载力理论计算的证实,加固后的复合管为"套管体系",荷载根据各个管体的刚度系数来分配,在此基础上推导的理论公式可以用来计算加固后复合管体的极限承载力,误差小于5%.计算钢筋混凝土管的刚度系数应根据受力状态采用短期或长期刚度.当钢筋混凝土管涵损坏时,填充层在分配荷载方面起着重要作用,而内衬管仅分担一小部分荷载.如果复合管仅包含钢筋混凝土管和内衬管,荷载在钢筋混凝土管和内衬管之间分担载荷,当钢筋混凝土管完全损坏时,内衬管承载大部分荷载.     

钢套管再生混凝土加固钢筋混凝土柱偏压性能

为达到绿色建筑的目的,提出采用钢套管再生混凝土加固钢筋混凝土柱的思路,并完成1个未加固柱、3个加固柱的轴压试验以及8个加固柱的偏压试验.结果表明:采用钢套管再生混凝土加固后,试件偏压承载力及变形性能均有显著提高,各试件平均相对承载力提高倍数达1.12倍;再生粗骨料取代率对加固试件偏压承载力的影响不明显,而偏心较大时钢管中部截面应变随取代率的提高呈微弱增长;原柱初始应力的存在使得加固试件承载力峰值提前出现,且对其变形产生不利影响;偏心程度对加固试件的影响和普通钢管混凝土类似,随偏心距的增大,试件的承载力降低而钢管受压侧应变增大,且这种规律有随粗骨料取代率增加而增强的趋势.最后,通过对比国内外不同规范和学者提出的公式,采用EC4规范计算所得结果与钢套管再生混凝土加固柱偏压承载力试验结果吻合较好.     

钢板笼约束混凝土组合柱正截面偏心受压承载力分析

在8根偏心受压钢板笼约束混凝土组合柱试验研究的基础上,基于箍筋的拱作用原理和方钢管混凝土承载力的计算方法,参考混凝土结构设计规范中偏心受压柱承载力计算的相关公式,提出钢板笼约束混凝土组合柱偏心受压情况下的正截面承载力计算方法,并将计算结果与试验数据进行对比.结果表明:可采用混凝土结构设计规范提供的方法计算钢板笼约束混凝土组合柱偏心受压承载力,理论计算结果和试验数据吻合地较好.     

偏心率对钢管轻集料混凝土受压性能的影响

为了研究钢管轻集料混凝土构件偏心受压状态下的受力性能特征,对长细比为12,28,56等共54根不同偏心率的钢管轻集料混凝土偏心受压柱的试验结果进行了分析.通过构件的荷载、挠度、应力和应变等特征曲线,研究了构件破坏的过程特征,分析了偏心率对受压性能的影响机理.试验结果表明:偏心率越大,钢管轻集料混凝土构件的纵向应变发展越快;在破坏时,截面受压区高度随着偏心率的增大而减小,中和轴逐渐向偏心一侧移动;钢管轻集料混凝土的承载力随着偏心率的增大而减小,延性随着偏心率的增大而增大;偏心与稳定对钢管轻集料混凝土的承载力影响相互独立,其承载力折减系数可以由偏心折减系数乘以稳定系数得到.基于以上分析,给出了钢管轻集料混凝土的偏心折减系数计算公式,计算结果与试验结果吻合良好.     

外包钢管加固钢筋混凝土柱承载力试验研究

对利用外包钢管加固的钢筋混凝土柱承载力进行试验研究,测定了不同加固方法对其承载力的影响。试验和理论结果表明,外包钢管加固钢筋混凝土柱能够充分利用两种组成材料的受力性能,在截面面积增大不多的情况下大幅提高柱的承载能力。并提出其轴心受压和偏心受压的承载力经验公式。研究成果可为工程应用提供参考。     

钢管混凝土偏心受压承载力试验分析

进行了钢管混凝土偏心受压承载力的试验 .试验参数包括偏心率和材料参数 (含钢率、混凝土强度和套箍系数 ) .试验结果表明 ,材料参数和偏心率对钢管混凝土偏压构件受力性能与承载力均有影响 .随着偏心率的增大 ,钢管对核心混凝土的套箍力作用不断削弱 ,构件的极限承载力也明显下降 .最后对国内外 6种有关规范的计算方法与试验结果进行了比较分析 ,对工程应用提出了参考意见     

CFRP加固高温后圆钢管混凝土结构轴压力学性能分析

在恒定高温作用后,对12个圆钢管混凝土短柱试件进行CFRP加固后的轴压力学性能分析.通过轴压承载力试验,研究了不同恒温及不同约束效应系数时CFRP-圆钢管-混凝土结构的轴压力学性能和变化规律.试验数据对比分析表明,高温作用后的圆钢管混凝土承载力和弹性模量随温度升高而降低,采用CFRP加固的高温受损构件力学性能明显得到改善.在综合分析基础上,利用简化公式计算的结果与试验分析结果吻合较好.     

波纹钢板管涵结构的有限元分析

运用有限元方法对某一钢板管涵进行分析,得到有关应力、变形的一些结论,可为工程设计提供一定的参考.在分析中,考虑了波纹钢板的正交各向异性材料特性和地基管涵结构的耦合作用.计算结果表明,管涵结构满足强度要求,考虑地基和管涵结构的耦合作用比较合理.     

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.     

芯钢管连接的钢管混凝土节点偏压承载力

为研究芯钢管连接的钢管混凝土梁柱节点偏心受压承栽力的计算方法，应用节点试验和有限元方法对节点承载力进行了分析，表明节点承载力主要由芯钢管混凝土和芯钢管外的环形钢筋混凝土共同承受。根据塑性理论的下限定理，推导出芯钢管混凝土和节点区环形钢筋混凝土的弯矩-轴力相关曲线，并对曲线进行了简化。采用叠加原理将芯钢管混凝土和节点区环形混凝土的承载力叠加得到节点偏心受压时极限承载力，给出节点偏于安全的偏压承栽力的计算公式，公式中给出考虑芯钢管混凝土受外围环形钢筋混凝土约束后的承载力提高系数k。以35层商住楼钢管混凝土结构实际工程为算例，介绍了节点偏心受压承载力公式的应用方法。     

脱空率对偏心受压钢管混凝土力学性能影响研究

对12个脱空钢管混凝土短柱进行了脱空侧偏心受压的极限承载力试验,试验参数为脱空率,研究在一定偏心率下,脱空钢管混凝土短柱力学性能。试验结果表明,脱空率对钢管混凝土偏压构件受力性能与承载力均有影响,随着脱空率的增大,钢管对核心混凝土的套箍作用不断削弱,构件的极限承载力也明显下降,但比脱空的轴心受压钢管混凝土极限承载力折减要少。     

双钢管高强混凝土短柱偏心受压性能试验

通过偏心率为0.2~0.6、截面尺寸为180mm×180mm、高度为600mm的16个试件的静力试验,研究了外方内圆双钢管高强混凝土短柱的偏心受压性能。试验结果表明:试件的破坏形态为整体弯曲及方钢管壁板局部鼓曲,剩余轴压力为峰值轴压力的75%以上;增大方钢管含钢率或增大偏心率,双钢管高强混凝土短柱偏心受压承载力增大。采用叠加法计算得到的双钢管高强混凝土短柱试件的偏心受压承载力,与试验结果符合良好。     

动载作用下波纹钢涵洞力学响应特征

为研究柔性波纹钢管、拱形涵洞的动力学特性,选用YZD10D型振动压路机为振动源、941B型多功能振动传感器采集信号,将传感器连接至DEWE-43A型动态数据采集仪,并通过Dewesoft X软件转换采集到的电压信号实时获取数据,对如下4个部位进行振动试验,振动源位于涵洞中心正交于涵洞轴线方向(平行于行车方向)、振动源位于距涵洞中心3 m处(正交于轴线方向)、振动源位于距涵洞中心5 m处(正交于轴线方向)、振动源位于涵洞中心平行于涵洞轴线方向(正交于行车方向),对其横向、轴向、竖向速度及加速度的时程特征和快速傅里叶变换(FFT)频谱特征展开研究,探究涵洞随振源水平距离变化的动力学响应规律,并对比分析管、拱形波纹钢涵洞(下文简称为管涵、拱涵)截面的动力响应特征。研究结果表明：涵洞横向、轴向、竖向的速度及加速度的衰减速率均随距振源水平距离的增大而逐渐减小;振动作用下波纹钢涵洞一阶振动频率与动力源频率相近,其横向、轴向、竖向速度及加速度最大主频域分布均在100 Hz内;动载作用下拱涵的抵抗变形能力相比管涵较差,相同加载方案下拱涵横向、轴向加速度及速度幅值均大于管涵,故在涵洞选型时可优先选取管涵...     

加劲型方钢管混凝土柱双向偏压力学性能研究

目的研究加劲型方钢管混凝土柱在双向偏心荷载作用下的力学性能,为实际工程的应用与相关试验研究提供理论依据.方法在有限元验证的基础上,研究加劲肋厚度、偏心距、偏心角以及长细比的变化对于试件承载力、抗弯刚度、延性的影响.结果在双向偏心荷载作用下,试件腔体内有加劲型与无加劲肋的钢管混凝土柱均发生挠曲变形;随着加劲肋厚度的增加,承载力逐渐提高,但提高幅度逐渐逐渐减小,且延性逐渐降低;随着偏心距的增大,试件承载力及刚度大幅度降低;改变偏心角对于承载力、刚度及延性几乎无影响;增加长细比使得试件由强度破坏逐渐变为失稳破坏,承载力与刚度均下降,但延性增加.结论加劲型钢管混凝土柱在双向偏心荷载作用下具有足够的安全储备,延性满足抗震要求.     

波纹钢形状与拱效应对加固盖板涵承载力的影响

为了探索波纹钢形状对加固盖板涵承载力的影响及填充混凝土的拱效应形成机制,采用室内试验与数值分析相结合的研究方法,以一个室内模型试验结果为基准,建立了72个箱形、圆弧及其之间的过渡形状的波纹钢加固盖板涵的数值模型,探明了加固体系承载力随波纹钢形状参数的变化规律;基于合理拱轴的概念,探明了填充混凝土的拱效应形成机理,并采用5个数值模型进行了验证。结果表明：拱腋半径保持不变时,加固体系的承载力随着拱顶、侧墙半径的增加而减小;拱顶、侧墙半径不变时,加固体系的承载力随着拱腋半径的增加而增大;提升加固体系承载力最有效的方式是增加拱腋半径,其次是减小拱顶和侧墙半径;填充混凝土的拱效应与荷载类型有关,当波纹钢的形状能保持拱轴连续并且在素混凝土刚性角以内时,加固体系的承载力最高。在设计波纹钢加固盖板涵结构时,应根据实际工程需要综合考虑波纹钢形状与填充混凝土的拱效应,尽量避免紧贴原盖板涵的加固设计。     

CFRP加固钢筋混凝土小偏心受压柱承载力试验研究

研究碳纤维增强塑料(CFRP)加固钢筋混凝土柱对其承载力的提高规律,首先通过理论分析CFRP加固混凝土柱的受力机理,得出加固构件承载力提高的理论基础。在此基础上,通过对8根钢筋混凝土试件的试验研究,得出加固构件的实际承载力结果。对比分析理论与试验结果,总结出CFRP加固钢筋混凝土小偏心受压柱承载力提高规律,以供工程借鉴。     

GFRP管高强混凝土空心柱轴压试验研究

为研究GFRP管高强混凝土短柱的轴心受压性能,进行了4根不同截面组合柱的轴心受压试验,主要研究其工作机理和破坏形态.试验结果表明:在荷载作用初期,组合柱GFRP管对混凝土没有约束作用,随着荷载作用增加,GFRP管表面出现白纹和轻微的响声;在极限状态时,GFRP管被拉断,并伴随巨大的响声.GFRP管-高强混凝土-钢管组合柱的承载力比GFRP管-高强混凝土-GFRP管组合柱高37%左右.采用统一理论法建立组合柱的轴压承载力计算公式,理论计算结果与试验结果吻合良好.     

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。