轴压作用下钢管混凝土抛物线拱弹性稳定性能分析及设计方法

钢管混凝土拱具有自重小、承载力高、施工简便等优点,在桥梁工程、隧道支护及渡槽结构中得到广泛应用.随着钢管混凝土拱跨度的不断增加,其平面内稳定问题日益突出.现行规范或规程基于经典弹性稳定理论,采用等效梁柱法计算了其平面内的稳定承载力,但未考虑矢跨比对稳定承载力的影响.采用ABAQUS软件建立钢管混凝土抛物线拱有限元模型,并与试验结果对比以验证有限元模型的可靠性;在此基础上,分析轴压作用下钢管混凝土抛物线拱平面内弹性稳定性能,确定矢跨比对钢管混凝土抛物线拱弹性稳定承载力的影响;考虑矢跨比对弹性稳定承载力的影响并引入修正长细比,以分段式表达的修正弹性稳定承载力计算公式,可较为准确地计算钢管混凝土抛物线拱的平面内弹性稳定承载力.     

碳纤维布加固钢管轴压短柱有限元分析

以碳纤维布加固圆形钢管短柱轴压试验为依托,综合考虑纤维布的力学性能,提出一种新的轴压CFRP钢管的数值模拟方法。对纤维束沿环向和双向粘贴的加固试件进行有限元模拟,进而针对试验及有限元结果,对CFRP钢管的加固机理进行力学分析。结果表明,环向纤维通过拉力提供环向约束以限制钢管屈曲变形的发展;轴向纤维在加载之初为受压状态,并可承担部分压力,随着屈曲变形发展,部分轴向纤维转变为受拉状态,进而对试件变形起到限制作用,提高了构件的延性。     

FCSR新型管幕构件抗弯性能试验研究及数值分析

基于翼缘板-槽钢连接的新型管幕构件(flange-channel steel roof，FCSR)室内抗弯试验，研究了FCSR新型管幕构件的工作机理和破坏模式.为充分研究钢管壁厚、翼缘板厚度、混凝土强度和钢管间距等结构关键参数对FCSR管幕构件抗弯性能的影响，通过ABAQUS软件建立了FCSR管幕构件的有限元模型.研究结果表明:构件发生明显的延性破坏，具有较高的横向刚度；钢管壁厚和混凝土强度对构件承载力具有一定的影响，翼缘板厚度对承载力影响不明显，钢管间距对承载力影响较为明显.研究结果可为新型管幕结构的应用提供一定的依据.     

钢管混凝土束剪力墙受弯承载力公式推导

钢管混凝土束剪力墙是钢结构装配式建筑的一种形式,可在高层和超高层建筑中使用,有较大的发展前景.运用全截面塑性的基本概念,提出了4个基本假定,依据这4个基本假定推导出了端部未加强的一字型钢管混凝土束剪力墙的混凝土受压区高度和受弯承载力计算公式.     

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。     

高温后方钢管全再生混凝土短柱轴压试验研究

为了研究不同冷却方式下高温后方钢管全再生混凝土短柱的轴压力学性能,设计制作9根短柱试件依次进行高温试验和轴心受压试验,探讨历经温度(20℃、200℃、400℃、600℃、800℃)和冷却方式(自然冷却、喷水冷却)对轴压破坏形态、极限承载力、初始刚度、刚度退化及延性的影响。试验结果表明:试件最终破坏形态为钢管撕裂和钢管鼓曲斜压破坏;高温作用后试件极限承载力降低较为显著,但受自然冷却和喷水冷却的影响不明显;试件初始刚度随温度的升高而不断降低,喷水冷却作用对试件初始刚度有二次削弱;试件刚度退化曲线经历了平台段、快速下降段、平缓下降段、平稳段,冷却方式对试件刚度退化的影响不大;试件的延性随温度的升高呈先降低后升高的趋势,喷水冷却作用会降低试件的延性。     

椭圆钢管混凝土中、长柱轴压性能研究

为了研究椭圆钢管混凝土中、长柱的轴压性能,文章通过ABAQUS有限元程序建立了轴压作用下椭圆钢管混凝土中、长柱的理论力学模型,考虑了核心混凝土与钢管之间的复杂接触问题、初始缺陷、椭圆特征、屈曲模态及材料非线性;试验结果验证了理论分析模型的准确性;开展了轴压作用下椭圆钢管混凝土中、长柱力学性能的参数分析,研究参数包括混凝土强度、钢材强度、径厚比、长短轴比、截面面积及长细比等,对轴压承载力、刚度及变形能力的影响进行了分析,揭示了椭圆形钢管混凝土中、长柱的破坏模式。研究结果表明:椭圆形钢管混凝土中、长柱的破坏模式包括柱半高以上反弯点破坏和柱半高反弯点破坏;椭圆钢管混凝土中、长柱承载力随着混凝土强度、径厚比及截面面积的增大而增大,随着长短轴比的减小而增大;其弹性刚度随着混凝土强度、径厚比及截面面积的增大而增大,随着长短轴比和长细比的减小而增大;影响椭圆钢管混凝土长柱的主要因素是长细比。研究结果可为椭圆钢管混凝土中、长柱在实际工程中的应用提供依据。     

预加轴力下FRP-钢管约束混凝土构件的冲击性能

为研究预加轴力下FRP-钢管约束混凝土构件在冲击荷载下的动力响应,运用有限元分析方法建立构件模型并进行模拟,得到构件冲击之后的变形图,探究轴向压力大小、约束效应系数、钢管屈服强度、混凝土强度四种因素对构件冲击性能的影响,绘制构件的冲击力峰值曲线和跨中挠度峰值曲线作为判断冲击性能的参考.模拟结果表明,试件两端预加150 kN轴力即轴压比0.15时,试件冲击力峰值最大;增大约束效应系数可以改善构件抗冲击性能;在150 kN轴向压力下,增大钢管屈服强度,试件冲击力峰值呈线性增大,跨中挠度峰值呈现线性减小;改变混凝土强度对试件跨中挠度影响较小.     

SCFST柱框架-支撑结构恢复力模型

通过对SCFST柱框架-支撑结构进行拟静力性能研究发现,支撑、梁、柱依次发生破坏,结构破坏机制合理,滞回曲线呈梭形,无捏拢现象,耗能能力良好,骨架曲线的下降过程较为平缓,延性较好,结构在整体上表现出较好的抗震性能,有限元数值模拟与试验结果符合程度较高,验证了有限元模型的正确性。主要研究支撑两边柱的轴压比、单肢柱不同组合截面形式和框架-支撑结构中支撑钢管的刚度等因素,基于大量的有限元数值模型对其进行分析,得到了SCFST柱框架-支撑抗侧力结构的恢复力模型。运用回归分析方法建立结构的三折线骨架模型,明确了SCFST柱框架-支撑结构的滞回和退化规律,建立了此体系框架-支撑结构简化的滞回模型,并与试验结果进行对比分析,二者骨架曲线基本一致,滞回环形状均呈近似的平行四边形,吻合度较高。