带约束拉杆方形钢管混凝土轴压短柱的工作机理

提出了适用于带约束拉杆方形钢管混凝土短柱有限元分析的核心混凝土单轴应力－应变关系模型; 基于ABAQUS 大型通用有限元平台,考虑试件受力过程中多种材料泊松比变化及本构关系非线性等因素,编写了USDFLD 子程序,并建立了带约束拉杆方形钢管混凝土短柱的有限元模型; 从应力－应变关系,钢管、核心混凝土及约束拉杆三者之间的约束作用、核心混凝土纵向应力分布等方面讨论了带约束拉杆方形钢管混凝土短柱的工作机理． 结果表明: 采用文中提出的有限元模型模拟得到的结果与试验结果吻合较好; 设置约束拉杆能够减缓并延迟钢管的向外局部屈曲,使钢管屈服发生在极限承载力之前,增强钢管角部和中部对核心混凝土的约束作用,提高核心混凝土的纵向应力,从而提高试件的承载力和延性; 随着约束拉杆间距的减小,钢管角部和中部对核心混凝土的约束作用明显增大．     

带约束拉杆方形钢管混凝土偏压短柱的试验研究

为了解带约束拉杆方形钢管混凝土短柱在单向偏心荷载作用下的力学性能,进行了14个试件的偏压试验,主要研究截面含钢率、荷载偏心率以及约束拉杆设置对带约束拉杆方形钢管混凝土短柱偏压力学性能的影响．结果表明,方形钢管混凝土短柱试件的承载力随着偏心率的增大而减小,随着钢管壁厚度(含钢率)的增大而增大,设置约束拉杆有助于该试件极限承载力和延性的提高．文中还利用国内现有规程中的方法对该类试件的承载力进行了计算,发现规程计算结果总体上低估了带约束拉杆方形钢管混凝土偏压试件的级限承载力,     

带约束拉杆方形钢管混凝土柱偏压承载力特性

采用带约束拉杆方形钢管混凝土的本构关系,利用基于纤维模型法的非线性分析程序对带约束拉杆方形钢管混凝土短柱承载力进行数值计算,计算结果与试验结果吻合良好。对带约束拉杆方形钢管混凝土偏压短柱进行参数分析的结果表明,随着约束拉杆间距的减少、直径的增大,偏压短柱的极限承载力增大;随着钢管壁厚的增大,偏压短柱的N/Nu-M/Mu曲线往内收拢;随着混凝土强度和钢材强度的提高,偏压短柱的N/Nu-M/Mu曲线向外凸出;双向偏压短柱的极限承载力在最大主惯性轴方向达到最大,在最小主惯性轴方向达到最小;各参数对单向偏压和双向偏压短柱的N/Nu-M/Mu曲线的影响相类似。     

带约束拉杆方形钢管混凝土短柱延性计算

采用带约束拉杆方形钢管混凝土的本构关系,建立了基于纤维模型法的模拟带约束拉杆方形钢管混凝土短柱承载力-变形全过程曲线的非线性分析方法,计算结果与试验结果吻合良好.利用经试验验证的计算程序对带约束拉杆方形钢管混凝土短柱的单向和双向偏压延性进行较系统的参数分析,回归了带约束拉杆方形钢管混凝土单向和双向偏压延性简化计算公式,公式的计算精度高,形式简单.     

带约束拉杆L形钢管混凝土短柱的偏压试验研究

对8个带约束拉杆L形钢管混凝土偏压短柱试件进行了试验研究,讨论其在不同约束拉杆设置、偏心率以及荷载角下的偏压性能.结果表明,约束拉杆的设置改变了钢管的屈曲模态,延迟了局部屈曲的发生,有助于L形钢管混凝土偏压短柱的承载力和延性的提高.在加载后期,处于加载肢的拉杆比处于非加载肢的拉杆对核心混凝土的约束作用明显,其中双列拉杆试件的肢端拉杆比肢内拉杆的约束作用更大.临近或达到极限承载力后,近力侧钢管壁对核心混凝土的约束作用较明显.利用纤维模型法计算的试件偏压极限承载力结果与试验结果吻合良好.     

带约束拉杆矩形钢管混凝土柱的偏压性能

通过对7个带约束拉杆和2个不设约束拉杆矩形钢管混凝土短柱的单向偏心受压试验,研究了偏心率、约束拉杆水平间距对矩形钢管混凝土短柱偏压性能的影响.试验结果表明：约束拉杆的设置有助于提高矩形钢管混凝土偏压短柱的延性,延迟钢管的局部屈曲;带约束拉杆矩形钢管混凝土柱的偏压承载力随偏心率的增大而减小;在偏心率相同的条件下,试件延性随拉杆水平间距的减小而增大.试件承载力的数值计算结果与试验结果吻合良好,而国内现有规程的计算结果总体上低估了带约束拉杆矩形钢管混凝土偏压试件的承载力.     

带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱延性计算

采用带约束拉杆矩形钢管混凝土的本构关系,建立了基于纤维模型法的模拟带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱承载力-变形全过程曲线的非线性分析方法,计算结果与试验结果吻合良好。对带约束拉杆矩形钢管混凝土偏压短柱进行参数分析,回归了带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱单向和双向偏压曲率延性系数的简化计算公式,公式的计算精度高,形式简单。     

带约束拉杆十形钢管混凝土短柱承载力统一解

基于统一强度理论,以带约束拉杆十形钢管混凝土短柱为研究对象,将十形截面划分为1个无拉杆和4个有拉杆的矩形区域,考虑中间主应力、材料SD效应及钢管宽厚比的影响,同时考虑混凝土所受的侧向约束应力,分析其受力机理及约束模型,建立了该柱的轴压承载力计算公式,并在此基础上考虑长细比和偏心率的影响,得到了偏心受压承载力计算公式。所得理论结果与试验结果吻合良好,验证了公式的正确性。同时研究了各类参数对承载力的影响规律,结果表明:承载力随拉杆间距和钢管宽厚比的增大而减小;拉杆横向间距越大,纵向间距对承载力影响越小;拉杆直径对承载力的影响不明显;偏压承载力随偏心率的增大明显降低。     

带约束拉杆L形钢管混凝土短柱轴压性能的试验研究

进行了6个带约束拉杆和1个不设约束拉杆L形钢管混凝土短柱的轴心受压试验,分析了钢管壁厚度、约束拉杆直径和间距等主要参数对带约束拉杆L形钢管混凝土短柱轴压性能的影响．试验研究表明,在轴心压力作用下,设置了的L形钢管混凝土短柱的极限承载力有所提高,拉杆的设置能改善核心混凝土的约束作用,延迟或避免钢管在应力达到屈服强度前发生局部屈曲而导致构件的过早破坏,从而使L形钢管混凝土轴压短柱的延性有较大幅度的提高．     

劲化方形钢管混凝土短柱的轴压性能

对7 个不同结构的方形钢管混凝土短柱进行了轴压试验研究,讨论了其各自的轴压极限承载力、轴压破坏特点、延性及相应耗钢量． 结果表明: 在轴压荷载作用下,设置约束拉杆的钢管混凝土柱对核心混凝土的约束作用明显改善,但分布仍不够均衡,整体混凝土强度及混凝土延性提高受限; 设置劲化带后,在用钢量增加较少的情况下,钢管壁对核心混凝土的约束作用相对于普通带拉杆钢管混凝土柱更趋均匀,提高了整体约束效应,改变了钢管的局部屈曲变形状态,提升了钢管混凝土柱的轴压承载力和延性; 劲化带宽厚比对带约束拉杆方形钢管混凝土试件的轴压性能影响显著,随着劲化带宽厚比的减小,钢管混凝土柱试件的承载力增大,试件发生局部屈曲时对应的纵向应变增大,延性系数增大．     

基于统一理论的带拉杆方、矩形CFT轴压承载力

在钢管混凝土统一理论基础上,结合配置约束拉杆的方形和矩形钢管混凝土短柱轴压试验结果,通过研究带拉杆方形钢管混凝土的拉杆约束系数与轴压承载力之间的关系,修正统一理论轴压承载力公式,得出带拉杆方形钢管混凝土轴压承载力计算公式.对于带单向拉杆矩形钢管混凝土,提出将矩形截面以拉杆为界线划分为几个子区域,并将拉杆视为等效钢板,采用统一理论计算公式计算每个子区域的轴压承载力,叠加后得出带拉杆矩形钢管混凝土轴压承载力计算公式.以上两个修正公式均考虑了拉杆的影响,拓宽了统一理论计算公式的适用性,分别用其计算的带拉杆的方形和矩形钢管混凝土轴压承载力与试验结果吻合良好.     

新型方钢管混凝土柱与混凝土梁的节点破坏机理

结合我国现行钢管混凝土柱在实际工程中的应用状况,提出了用于方钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁框架结构的新型连接节点形式非穿心暗钢牛腿方钢管混凝土柱与混凝土梁节点,采用了X型加载试验方案,制作了1∶3的试验模型,进行了低周反复荷载作用下的试验研究,得到了相关的钢筋应力应变发展规律和相应的滞回曲线,通过对试验结果节点破坏的机理分析,提出了进一步的改进措施.试验研究结果表明,这种节点具有可靠的受力性能,与常规的连接方式相比相对简捷而可靠.     

非贯通式钢管混凝土柱-梁节点偏压性能

为研究柱钢管不全贯通式钢管混凝土柱—梁节点的偏压性能,探讨了偏压试验中的节点试件的破坏形态、极限承载力及变形能力等情况,并采用DIANA软件进行参数化非线性有限元方法分析。试验及分析结果表明,节点具有较好的延性,节点方案是可行的。有限元分析可较好地模拟偏压试件的变形及极限承载力、裂缝开展以及钢筋应变分布规律。偏心距的增大会使得偏压试件承载力降低,配筋率的增大会使得偏压试件承载力提高,偏压构件的环筋应变沿受压侧向受拉侧衰减,形成不均匀的约束力。     

方钢管砼偏压柱压溃过程的数值模拟

在方钢管砼轴压短柱基本性能研究的基础上，将Ｋａｒｍａｎ提供的分析单一材料偏压柱的精确数值计算模式，推广到模拟方钢管砼组合截面偏压柱的压溃过程，数值计算得到的荷载─挠度（Ｎ－ｙｍ）全曲线与实测曲线符合良好．     

双重环筋加强式梁柱节点区非线性有限元分析

为了深入研究用双重环筋加强的节点区柱钢管不连通式钢管混凝土柱-梁节点的力学性能,采用TNODIANA软件对其进行参数化非线性有限元分析,并与试验结果进行了对比研究.结果表明,当节点高度不太低时,非线性有限元分析可以较好地模拟节点区的受力变形、极限承载力、裂缝开展及钢筋应变分布规律.混凝土强度、钢筋配筋率及环梁宽度的提高均会使得节点的轴压承载力提高,其中混凝土强度的影响程度最大,钢筋配筋率次之,环梁宽度更次之.     

带肋薄壁方钢管混凝土柱的滞回性能

对9根带肋薄壁方钢管混凝土柱的滞回性能进行了试验研究,其主要参数为轴压比和加劲肋的布置.通过试验,研究了试件的破坏形态、滞回特性和耗能能力等重要抗震性能指标.结果表明:轴压比对试件的滞回性能影响很大,当轴压比小于0.5时,四边设肋试件的滞回曲线较饱满,具有较好的延性和耗能能力,而对边设肋试件的滞回曲线出现了轻微的捏缩现象;当轴压比大于0.5时,试件的延性较差.在相同轴压比下2种设肋形式试件的极限承载力较接近,但是四边设肋试件的延性好于对边设肋的试件,滞回曲线更丰满.采用大型有限元程序ABAQUS6.4对每个试件的试验全过程进行了模拟计算,计算结果与试验结果符合较好,为进一步开展带肋薄壁钢管混凝土柱的研究提供了基础.     

方钢管砼偏压柱极限承载力计算的简化数值法

通过设定柱子挠曲线形状，简化了文献中方钢管混凝土偏压柱极限承载力的数值求解方法。在此基础上，经过大量计算，分析了各因素对承载力的影响。     

界面脱空缺陷对方钢管混凝土柱轴压性能的影响

为探究界面脱空缺陷对方钢管混凝土柱轴压性能的影响规律,开展24根无缺陷与不同缺陷类型、不同缺陷尺寸和位置的方钢管混凝土柱轴压试验比较,由此得到相应破坏形态和荷载位移曲线,并分析试验过程中试件的受力情况、破坏模式和缺陷对轴压承载力的影响. 在模型可靠性得到验证的基础上,参数化分析界面脱空率、缺陷位置、混凝土强度等级等对方钢管混凝土柱轴压性能的影响. 结果表明,界面脱空会降低构件的极限承载力,降低程度与脱空率、脱空类型、脱空位置有关. 单侧高度方向贯通缺陷脱空率小于5.00%时,极限承载力损失小于5.00%. 高强度混凝土可提高构件的极限承载力,但可能导致承载力损失程度变大. 环向脱空和单侧均匀脱空会对构件的承载力产生较大影响,承载力平均下降13.30%. 长方体孔洞脱空较半圆柱体孔洞脱空对构件的承载力影响更大,脱空率均为5.00%时,两种构件的轴压承载力相差约2.00%.