变截面斜缀管式钢管混凝土格构柱抗震性能研究

应用OpenSEES有限元通用软件,对四肢变截面斜缀管式钢管混凝土格构柱抗震性能开展数值仿真研究,探讨格构柱的滞回曲线、位移延性、刚度退化、能量消耗等方面的受力性能和规律,与等截面斜缀管式钢管混凝土格构柱进行对比分析.研究了柱肢坡度、轴压比、长细比、支主管面积比、缀管布置形式、柱肢钢材强度、混凝土强度等参数对变截面斜缀管式钢管混凝土格构柱抗震性能的影响,提出合理的参数适用范围,为钢管混凝土格构柱的工程应用以及钢管混凝土计算理论的完善提供理论基础.     

等截面钢管混凝土格构柱骨架曲线的统一算法

介绍了斜缀管式和平缀管式等截面钢管混凝土格构柱骨架曲线的计算方法并进行评价分析。研究表明,不同缀管布置形式的钢管混凝土格构柱,其抗震性能具有共性。借鉴钢管混凝土单肢柱的计算框架,开展等截面钢管混凝土格构柱骨架曲线的统一算法研究,对弹性刚度、水平峰值荷载、峰值荷载位移、下降段刚度等主要参数的计算方法进行了深入探讨和算例分析,并以干海子大桥格构柱墩为研究对象,采用OpenSEES有限元程序,对骨架曲线算法进行工程实例验证。研究结果表明,计算值与试验值及有限元计算结果均吻合良好。最后提出了适合工程应用的等截面钢管混凝土格构柱骨架曲线的统一简化算法,为钢管混凝土计算理论的进一步完善和规程编撰提供参考。     

变截面钢管混凝土格构柱轴压极限承载力

变截面钢管混凝土格构柱的轴压试验结果表明,随着试件高度的增大和柱肢坡度的减小,其极限荷载逐渐降低.基于上述规律,在等截面钢管混凝土格构柱计算框架的基础上,研究了变截面钢管混凝土格构柱轴压极限承载力的计算方法.提出变截面钢管混凝土格构柱等效长度的概念和等效长度法的计算公式,其承载力计算结果与试验结果吻合良好.最后在有限元数值分析验证的基础上,给出适合工程应用的四肢变截面钢管混凝土格构柱轴压极限承载力的实用算法,为钢管混凝土设计规程的进一步完善提供参考.     

自秘实方圆钢管混凝土四肢格构柱拟静力试验对比研究

通过对2个自密实方钢管混凝土格构柱模型和1个自密实圆钢管混凝土格构柱模型在恒定竖向荷载作用下的水平低周反复试验,研究了试件在低周反复水平荷载作用下的破坏形态和抗震性能,给出了试件在反复荷栽作用下的滞回曲线和延性系数．试验结果表明,3个自密实钢管混凝土格构柱构件的破坏形态基本一致,表现为最终缀管与柱肢连接处的柱肢被撕裂,说明缀管与肢柱的焊接连接处是构件的薄弱位置;滞回分析表明,圆钢管混凝土格构柱比方钢管混凝土格构柱具有更高的抗震能力．     

四肢缀条轴压钢管混凝土格构柱承载能力分段合成法

采用泰勒级数作为分段插值函数,在考虑多个截面的平衡条件和紧箍效应钢管混凝土应力-应变关系、剪切变形及初弯曲影响的基础上,建立杆件截面的平衡方程,提出四肢缀条轴压钢管混凝士格构柱弹塑性极限承载力数值方法,并编制相应的计算程序.利用提出的计算方法和编制的程序对国内已有轴压四肢钢管混凝土格构柱试件进行计算,并与现有一些规程进行比较.同时,结合数值计算结果及长细比折减系数计算模型,提出长细比折减系数计算公式.利用提出的长细比折减系数计算公式对国内已有轴压四肢钢管混凝土格构柱试件进行计算,并与数值计算结果及试验结果进行比较.研究结果表明:该方法适用于轴压长柱和短柱的弹塑性极限承载力的计算.规程计算方法结果偏于保守,计算误差大,本文方法的计算结果与试验结果较吻合;本文提出的长细比折减系数计算公式正确.     

钢管混凝土格构式高墩连续梁桥抗震设计

以干海子特大桥为工程背景,选取不同的结构设计参数,包括墩高、柱肢坡度、轴压比、支主管管径比、平缀管竖向间距、柱肢含钢率、横撑道数、墩顶柱肢间距及柱肢截面形式,采用midas civil有限元软件构造34座三跨对称连续梁桥作为计算模型,进行E1弹性地震响应分析,研究结构设计参数对钢管混凝土格构式高墩连续梁桥抗震性能的影响规律和适用性,在此基础上进行全桥优化设计。计算结果表明,优化后的实桥模型可大大降低地震响应,改善结构内力分布。     

无屈服台阶钢管混凝土(CFST)四肢格构柱轴压试验

为了对无屈服台阶钢管混凝土(CFST)四肢格构柱构件的变形及受力特征进行分析,进行了2根无屈服台阶钢管混凝土(CFST)四肢格构柱的轴压试验.该试验在5 000 kN压力试验机上进行.试验结果表明:无屈服台阶钢管混凝土(CFST)轴压四肢格构柱破坏形态为剪切破坏.其破坏前有较明显的征兆,属于延性破坏范畴;轴压四肢格构柱轴压破坏时多处肢柱部位被拉裂,这些部位都位于缀管与肢柱的焊接连接处,由此判断这些部位为构件的薄弱部位.在整个受压过程中斜缀管和平缀管的受力都较小且都处在弹性阶段,说明缀管的用量可能偏大,应该对缀管的用量进行优化.     

T形钢管混凝土压弯构件强度承载性能

采用普通T形钢管混凝土柱的核心混凝土等效单轴本构关系,利用纤维模型程序分析了不同参数对T形钢管混凝土单向压弯、双向压弯柱截面强度的影响,参数包括钢材屈服强度、混凝土抗压强度、管壁宽厚比、截面肢宽厚比、加载角度和轴压比等.研究表明:混凝土工作承担系数和加载角度对归一化的轴力与弯矩相关曲线的形状有重要影响;截面肢宽厚比和轴压比对归一化的双弯矩相关曲线的形状有重要影响.基于截面全塑性假设和大量数值结果回归分析,提出了T形钢管混凝土柱纯弯、单向压弯和双向压弯截面强度承载力的简化计算方法,简化方法计算结果与纤维模型分析结果吻合良好,简化方法可为工程设计提供参考.     

钢管混凝土格构柱极限承载力实用计算公式

在理论分析基础上,提出钢管混凝土格构柱长细比折减系数计算模型及等效长细比计算公式,并改进等效长细比计算公式.同时,利用数值计算方法对不同混凝土强度、钢材强度、缀条横截面积、缀条布置形式、偏心率、长细比的钢管混凝土格构柱构件的承载力进行仿真计算,并在改进的等效长细比基础上,分析它们对长细比折减系数的影响.结合数值计算结果及长细比折减系数计算模型,提出长细比折减系数计算公式.利用本文提出的长细比折减系数计算公式及规程CECS28:90中双系数乘积公式对构件极限承载力进行计算,并与数值计算结果及试验结果进行比较.研究结果表明:在改进的等效长细比基础上,混凝土强度、钢材强度、缀条横截面积、缀条布置形式对长细比折减系数的影响很小,可以忽略;3种计算方法计算结果吻合良好,验证了本文提出的长细比折减系数计算公式的正确性.     

空间钢构架—钢管混凝土柱受力性能有限元分析

在空间钢构架混凝土柱中埋钢管形成空间钢构架—钢管混凝土柱。为了探索空间钢构架—钢管混凝土柱的受力性能,采用ABAQUS有限元分析软件,建立了空间钢构架—钢管混凝土柱受力性能的非线性有限元分析模型,分析了轴压比、内埋钢管混凝土的套箍指标、外部空间钢构架的角钢肢长、缀条间距、缀条宽度等参数对空间钢构架—钢管混凝土柱受力性能的影响。分析表明:空间钢构架—钢管混凝土柱有很好的延性和较高的承载力,轴压比、外部空间钢构架混凝土的套箍系数和内埋钢管混凝土的套箍指标是影响组合柱延性和承载力的主要因素,轴压比减小、空间钢构架混凝土套箍系数增大和钢管混凝土套箍指标减小都有利于试件承载力的提高。这些结论为空间钢构架—钢管混凝土柱的工程应用提供了技术依据。     

钢管混凝土格构柱发展和研究

介绍了钢管混凝土格构柱的工程应用和发展前景.对钢格构柱及钢管混凝土格构柱的试验研究、有限元分析和极限承载力计算方法的研究现状和研究成果进行了综述和总结,对国内现行设计规程计算方法的合理性进行了评价.最后对钢管混凝土格构柱今后的研究方向进行了展望.     

钢管格构柱偏心受压极限承载力分析

进行了2根钢管格构柱偏心受压试验,对试验过程、破坏模式等进行了介绍.试验结果分析表明,采用《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)计算的偏压钢格构柱极限承载力与试验结果吻合良好.但该方法当λ较小时,用加法考虑剪切影响的换算长细比的计算结果偏大,与其概念不符,建议采用放大系数的方法来计算.     

钢管混凝土格构短柱轴力弯矩相关曲线的试验研究

进行了13根以偏心率为参数的钢管混凝土格构短柱试验,其中11根为偏心受压,2根为偏心受拉.试验结果表明,腹杆受力较小,处于弹性阶段,试件按柱肢破坏形式可分为压坏型和拉坏型.对于偏压试件而言,当偏心率小于界限偏心率时,为压坏型;大于界限偏心率时,为拉坏型.对于偏心受拉试件而言,均为拉坏型.继而对我国主要的钢管混凝土结构设计规范的有关计算方法进行了分析,提出了综合不同规程、更为精确的钢管混凝土格构短柱轴力弯矩相关方程.     

内配螺旋箍筋方钢管高强混凝土柱的轴压试验

为研究内配螺旋箍筋方钢管高强混凝土柱的轴压性能,对内填混凝土强度为112 MPa的3个内配螺旋箍筋方钢管混凝土(SCCFST)试件和1个方钢管混凝土(CFST)试件进行单调轴压加载,试验参数为螺旋箍筋的体积配箍率和屈服强度.结果表明:相较于CFST试件,SCCFST试件的轴压承载力基本没有提高,但峰值后性能有明显改善;每一次螺旋筋的断裂会导致SCCFST试件承载力显著下降;SCCFST柱承载力实测值与CFST柱承载力计算值的吻合程度较好.     

HRB600E高强钢筋混凝土柱抗震性能及恢复力特性

为研究HRB600E高强钢筋混凝土柱抗震性能,对6根配置HRB600E高强钢筋与1根配置HRB400E普通钢筋的正方形截面混凝土柱进行低周往复荷载试验.研究轴压比、箍筋间距、纵筋强度和纵筋配筋率对高强钢筋混凝土柱抗震性能的影响,建立HRB600E高强钢筋混凝土柱恢复力模型.研究结果表明：配置HRB600E高强钢筋混凝土柱的滞回性能、变形能力与耗能能力良好;轴压比增大,试件延性降低,承载力与耗能能力提升;减小箍筋间距,试件变形能力与耗能能力增强;增大纵筋配筋率,试件承载力提升,耗能能力与延性降低;建立的HRB600E高强钢筋混凝土柱三线型恢复力模型与试验结果吻合较好,为工程结构弹塑性分析提供参考.     

剪跨比对钢管混凝土组合桥墩抗震性能影响试验研究

钢管混凝土组合桥墩是一种以圆钢管为钢骨的新型钢-混凝土组合桥墩,具有良好的应用前景.通过3个组合桥墩试件的拟静力试验,研究了钢管混凝土组合桥墩的抗震性能和抗剪强度,分析了剪跨比对组合桥墩破坏形态、位移延性、刚度退化、滞回耗能和残余位移的影响.试验结果表明:剪跨比是决定组合桥墩破坏形态的关键因素,3个不同剪跨比的组合桥墩试件发生的破坏模式有剪切斜压破坏、弯剪破坏和弯曲破坏3类;3个组合桥墩试件的滞回曲线均比较饱满、稳定,无明显的捏缩、滑移现象;随着剪跨比的增大,试件的变形能力和耗能特性得到改善,刚度退化减慢,残余位移减小;不同剪跨比的组合桥墩试件均具有良好的变形能力,满足工程实践对位移延性系数和极限位移角的要求;对组合桥墩的抗剪强度计算公式进行了有益探讨,研究成果可为组合桥墩的抗震设计提供参考.