钢管再生混凝土柱轴压性能及承载力计算

为揭示圆钢管再生混凝土柱的轴压性能,基于试验实测数据,采用ABAQUS有限元软件对试验试件的受力全过程进行了数值模拟,并证实了数值模拟方法的可行性,在此基础上,通过增设30个数值计算模型,全面考察了含钢率、长细比及截面积等变化参数对钢管再生混凝土轴压柱受力性能的影响。结果表明:长细比的增长将显著削弱其极限承载力,而含钢率的增长将显著提高其延性和耗能能力;增大截面积将有利于承载力的提高,但提高幅度不明显;依据现行规范公式计算所得的极限荷载值较试验值和模拟值的小,计算结果偏于保守。将再生粗骨料取代率引入规范公式予以修正,所得计算模型对钢管再生混凝土轴压构件的设计计算具有参考价值。     

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.     

薄壁钢管再生混凝土柱轴压敏感因素对比分析

目的找出不同参数对薄壁钢管再生混凝土柱力学性能敏感程度的影响规律,在保证最优承载力和成本的同时,给出最佳参数组合.方法以长细比、核心混凝土强度、取代率、含钢率为变化参数,采用实验对照、正交试验法、SPSS软件对薄壁钢管再生混凝土较长柱、中长柱、短柱的敏感因素及敏感程度进行分析.结果较长柱在长细比50~60、含钢率5%~11%、取代率20%~60%时,各因素对其承载力敏感程度从强到弱依次为长细比、含钢率、取代率;中长柱在长细比25~35、含钢率3. 8%~7. 9%、取代率20%~60%时,敏感程度从强到弱依次为含钢率、取代率、长细比;短柱在含钢率3. 8%~7. 7%、混凝土强度C35~C40、取代率20%~35%时,敏感程度从强到弱依次为含钢率、混凝土强度、取代率.结论 SPSS软件分析与正交试验所得结果基本一致,说明将回归分析运用到薄壁钢管再生混凝土柱敏感因素的对比中是可行的.     

基于纤维梁单元的薄壁圆钢管再生混合柱受压承载力随机分析

首先,基于纤维梁单元的计算框架,在积分点截面引入随机生成和投放废弃混凝土块体的技术,提出了薄壁圆钢管再生混合柱受压承载力的一种随机数值分析方法,并据此编写了相应的纤维梁单元计算程序;然后,通过程序计算结果与已有文献中试验结果的对比初步验证了该方法的有效性,同时对比结果表明,是否考虑柱截面内废弃混凝土的不均匀分布对预测薄壁圆钢管再生混合柱的初始刚度影响不大,对预测薄壁圆钢管再生混合柱的受压弱化行为有一定影响,且随着钢管壁厚的减小该影响逐渐增大;最后,运用该方法考察了柱子长径比、钢管壁厚、废弃混凝土取代率,以及新、旧混凝土强度差等参数对薄壁圆钢管再生混合柱受压承载力的影响.结果表明:废弃混凝土取代率在25%~40%之间变化或新、旧混凝土强度差不大于15 MPa时,废弃混凝土不均匀分布对薄壁圆钢管再生混合柱受压承载力的影响相差不大;偏心距较小时,随着钢管壁厚或长径比减小,废弃混凝土不均匀分布对薄壁圆钢管再生混合柱受压承载力的影响有所增大;随着偏心距增加,废弃混凝土随机分布对薄壁圆钢管再生混合柱受压承载力的影响呈减小趋势.     

方钢管再生混凝土长柱偏心受压试验研究

文章设计8根方钢管再生混凝土偏心受压长柱进行加载试验,获得偏心受压试件的承载力、破坏形态、轴向荷载-位移曲线、轴向荷载-柱中侧向挠度曲线等试验数据,分析了再生粗骨料取代率、钢管壁厚、偏心率、长细比等参数对试件受压性能的影响。研究结果表明:方钢管再生混凝土偏心受压长柱承载力,随着偏心率和长细比的增加而下降,随着钢管壁厚增大而增加;再生粗骨料取代率对偏心受压试件的承载力有一定影响,随着取代率的增加,偏心受压试件承载力呈降低趋势;方钢管再生混凝土偏心受压长柱轴向刚度,随钢管壁厚增大而增加,随再生粗骨料取代率增加而减小,长细比和偏心率则对轴向刚度影响不明显;方钢管再生混凝土偏心受压长柱的钢管壁厚、长细比以及偏心率越大,柱中侧向挠度越大,再生骨料取代率对柱中侧向挠度无明显影响。     

薄壁圆钢管再生混凝土柱抗震性能试验研究

文章通过对2根薄壁圆钢管再生混凝土柱在定常轴力和水平往复荷载作用下的拟静力试验,研究其破坏形态和滞回特性,分析其承载力、刚度退化、延性及耗能能力等抗震性能。试验结果表明:试件破坏时柱根部200mm范围内钢管壁发生屈曲外鼓;低周反复荷载下滞回曲线较为饱满,延性系数在4.0左右,说明薄壁钢管再生混凝土柱具有良好的延性性能和耗能能力。     

圆钢管高强再生混凝土柱抗震性能试验

设计并制作4根钢管高强再生混凝土圆柱,考虑再生粗骨料取代率单参数,对其进行拟静力试验,观察它们在试验过程中的受力和破坏形式;研究不同再生粗骨料取代率对试件的滞回曲线、骨架曲线、承载力和延性、耗能性能、刚度退化等抗震性能的影响.结果表明:圆钢管高强再生混凝土柱的受力和变形与普通圆钢管高强混凝土柱的基本相同,滞回曲线普遍饱满,没有出现捏拢现象;再生骨料取代率对试件初始刚度略有降低,对试件的耗能、承载力以及后期的刚度退化影响不大;对比普通圆钢管高强混凝土柱,圆钢管高强再生混凝土柱的延性系数较大,具备良好的抗震性能.     

基于正交的圆钢管再生混凝土柱力学性能研究

目的研究圆钢管再生混凝土柱力学性能的影响因素,推算出适用于此类组合柱的承载力计算公式.方法利用正交试验变化含钢率、取代率和长细比等参数变量对柱的荷载-应变、荷载-挠度等关系曲线进行分析.结果试验结果表明:组合柱弹塑性失稳破坏破坏特征显著,承载力影响因素的敏感程度依次为长细比、含钢率和取代率,其均值分别为196、147、113;当长细比为50、含钢率为11%、取代率为30%时,承载力最大为1 351 kN;模拟结果表明:组合柱中部应力最大,破坏程度最大.结论根据国内外的承载力规程进行计算,对比得出中国CECS28—2012规程最适合此类结构,推算出适应于此组合柱的承载力计算公式:N=(-0.016 8λ+1.809 3)(f_yA_s+K_1f_cA_c).     

圆钢管煤矸石混凝土短柱轴压承载力有限元分析

目的 研究煤矸石粗骨料不同取代率下的圆钢管煤矸石混凝土短柱轴压承载力的关键影响因素,提出承载力简化计算式,为其工程应用提供理论指导。方法 通过ABAQUS建立圆钢管煤矸石混凝土轴压短柱有限元模型,验证模型可靠性,并研究试件的破坏模态、应力分布与荷载分配;在此基础上分析试件在不同取代率下含钢率、钢材屈服强度、混凝土轴心抗压强度对钢管煤矸石混凝土短柱轴压承载力的影响。结果 不同取代率下,含钢率由4.04%到10.25%、混凝土轴心抗压强度由20 MPa到40 MPa、钢材屈服强度从345 MPa到460 MPa,使构件承载力分别平均提升41.09%、40.72%、12.90%;煤矸石粗骨料100%取代率下构件的轴压承载力下降幅度低于16%。结论 圆钢管煤矸石混凝土轴压短柱较普通混凝土柱仍具有较高承载力;不同取代率下含钢率、混凝土轴心抗压强度对试件的轴压承载力影响较为显著;引入煤矸石取代率影响系数的轴压承载力简化计算式与试验值的平均误差率小于6%,可供工程应用参考。     

方、圆钢管再生混凝土柱抗震性能试验研究与对比分析

文章对3个圆钢管和3个方钢管再生混凝土柱在定常轴力作用下进行了水平低周反复荷载试验,试验主要考虑再生骨料替代率、轴压比和钢管壁厚3个参数变化对柱抗震性能的影响。试验结果分析表明,随着再生骨料取代率的增大,钢管再生混凝土柱的水平承载力有所降低,延性和耗能能力略有下降;钢管壁越厚,水平承载力越大,延性和耗能能力也越高;随着轴压比的增大,水平承载力有所提高,延性和耗能能力降低。试验表明方、圆钢管再生混凝土柱都具有良好的抗震性能,对比分析发现,在截面面积和用钢量相近情况下,方钢管柱的水平承载力和刚度比圆钢管柱有较大提高,延性降低。     

圆钢管再生混凝土柱抗震性能试验与有限元分析

为研究圆钢管再生混凝土柱的抗震性能,以再生粗骨料取代率、长细比、轴压比和含钢率为变化参数,开展了10个圆钢管再生混凝土柱试件的拟静力试验.观察试件的破坏形态,获取滞回曲线和骨架曲线等抗震性能指标.在试验研究的基础上,结合课题组给出的不同取代率下核心再生混凝土的受压本构关系,采用有限元软件ABAQUS对试件的抗震性能进行分析.研究结果表明:试件的破坏形态与普通圆钢管混凝土柱相似,圆钢管底部鼓曲破坏,再生混凝土底部被压碎;试验实测的滞回曲线饱满,骨架曲线完整,计算得到的滞回曲线和骨架曲线与其吻合较好,采用本文所建立的ABAQUS有限元模型对圆RACFST柱进行抗震性能分析是可行的.     

方钢管再生混凝土柱抗震性能试验研究

文章在定常轴力和水平低周反复荷载作用下,对3根采用足尺比例的方钢管再生混凝土柱进行了拟静力试验,研究了再生混凝土取代率、含钢率等参数的变化对构件抗震性能的影响。试验结果表明:方钢管再生混凝土柱有较好的塑性变形能力和抗震性能;随着含钢率的上升,方钢管再生混凝土柱的水平承载力显著上升,延性和耗能能力也随之提高;随着再生混凝土取代率的增大,方钢管再生混凝土柱的水平承载力小幅度下降,延性和耗能能力略有降低。因此方钢管再生混凝土柱具有良好的抗震性能。     

三面受火的方钢管约束钢筋混凝土柱耐火极限研究

目的研究方钢管约束钢管混凝土柱在三面受火情况下的耐火极限,为其抗火设计提供依据.方法在合理选取材料属性与边界条件的前提下,利用ABAQUS有限元软件建立三面受火的方钢管约束钢筋混凝土柱的数值模型;在模型合理基础上,分析荷载比、长细比、截面尺寸、荷载偏心率和含钢率等参数对构件耐火极限的影响.结果荷载比和长细比对结构的耐火极限具有更显著的影响,耐火极限随荷载比和长细比的增大而减小;构件荷载比由0.4增至0.6,其耐火极限下降54.60%;长细比由20升至40,耐火极限下降25.68%;当含钢率由2%上升至4%时,构件的耐火极限上升10.94%;荷载偏心率对结构的耐火极限影响较为复杂,构件耐火极限在e/i=-0.2时极限承载力迅速提高.结论减小构件长细比,并增大含钢率,可有效提高构件耐火极限.     

圆钢管再生混凝土柱抗震性能试验

为研究圆钢管再生混凝土柱的抗震性能,考虑不同再生粗骨料取代率、剪跨比、轴压比等参数,设计了7个足尺试件,进行拟静力试验研究,对比分析了各试件的破坏特征、滞回曲线、承载力、延性、刚度退化、耗能能力等特性.试验结果表明:加载后期,所有试件均在钢管底部出现环状鼓曲,剪跨比小的部分试件受拉一侧发生断裂;各试件的滞回曲线基本呈梭形,比较饱满,延性较好;不同粗骨料取代率对试件的抗震性能影响不大;随着剪跨比的增大,试件的承载力降低,延性变好;轴压比大的试件延性较差;各试件抗震性能良好,满足抗震要求.通过我国相关规范和规程对本文及其他文献中圆钢管再生混凝土柱压弯承载力的计算分析发现,对于足尺圆钢管再生混凝土柱,我国规范的相关公式是偏于安全的.     

方钢管再生混凝土柱偏压性能影响因素分析

为了研究方钢管再生混凝土柱在偏心荷载作用下的性能退化规律,以再生粗骨料取代率、长细比和偏心距为变化参数,设计了15个试件进行静力单调加载试验,在此基础上分析了其延性、耗能、刚度退化的演化过程。研究结果表明,方钢管再生混凝土柱的承载能力比方钢管普通混凝土柱的差,其极限承载力均随长细比和偏心距的增大而减小;轴心受压时,其耗能能力随取代率的增加呈先降后升的趋势,且随长细比的增加而降低;偏心受压时,其耗能能力随取代率的增加而降低,但随长细比的增加而提高;所有试件的耗能能力随偏心距的增大而提高,且延性系数随取代率的增加而降低;试件的弹性刚度随取代率的增加总体表现为先增后减的趋势,但均随长细比和偏心距的增加而降低。     

钢管约束钢筋再生混凝土柱三面受火下的耐火极限

目的 研究三面受火的方钢管约束钢筋再生混凝土柱的耐火极限.方法 采用ABAQUS有限元软件建立了在IS0834标准火灾作用下三面受火的方钢管约束钢筋再生混凝土温度场及耐火极限有限元分析模型,分析了三面受火过程中取代率、荷载比、混凝土强度、长细比、含钢率、荷载偏心率对构件截面温度及其耐火极限的影响.结果 荷载比对试件耐火...     

基于OpenSees的圆钢管型钢再生混凝土组合柱轴压性能非线性分析

利用OpenSees有限元软件对11根圆钢管型钢再生混凝土轴压试验进行数值模拟,选用基于柔度法的纤维模型将组合柱截面按照不同材料属性进行网格划分,单元类型选用杆系单元中的非线性梁柱单元,并将计算荷载-位移曲线与试验结果对比。在此基础上,分析了再生骨料取代率、径厚比、配钢率及长细比参数对组合柱轴压性能的影响。结果表明,径厚比、配钢率及长细比对组合柱承载力影响显著,再生骨料取代率对组合柱承载力影响不大,有限元计算承载力的相对误差基本在10%以内,具有较高的计算精度。     

不同参数变化对方钢管再生混凝土柱抗震性能的影响

目的研究方钢管再生混凝土柱在不同参数变化下的结构抗震性能.方法通过模拟计算结果与相关试验结果的比较,检验所建立的有限元模型的正确性.利用所建立的有限元模型以再生骨料取代率、截面含钢率、轴压比、长细比为参数进行有限元模拟分析.结果随着再生混凝土取代率的增加,试件的水平承载力和塑性变形能力稍有降低;随着截面含钢率的增加,试件的水平承载能力和塑性变形能力提高;随着轴压比的增加,试件的水平承载力提高,但塑性变形能力有所降低;随着长细比增加,试件的水平承载能力和塑性变形能力均有所降低.结论钢管再生混凝土柱具有良好的滞回性能,需将构件的含钢率、轴压比、长细比控制在合理范围内,构件才能达到最佳性能.     

轴压PVC-FRP管混凝土中长柱试验研究

通过10根PVC-FRP管混凝土中长柱轴压性能试验研究,探讨PVC-FRP管混凝土中长柱受力性能以及PVC-FRP管对核心混凝土承载力的提高效果,分析长细比对试件承载力、变形以及破坏形态的影响.试验研究表明:PVC-FRP管混凝土中长柱的受力过程经历弹性阶段、裂缝开展阶段和强化阶段;试件破坏形态表现为中部多条FRP条带被拉断,PVC管被压碎;随着长细比的增加,试件的承载力、轴向极限应变和环向极限应变逐渐减少,轴向极限应变降低的幅度比承载力降低幅度要大.PVC-FRP管混凝土中长柱的应力-应变关系曲线可以分为两个阶段:第一阶段的应力-应变曲线为抛物线,与素混凝土柱基本相似;第二阶段的应力-应变曲线为强化段,不同长细比试件强化段的斜率基本相同,试件破坏前,其应力和应变一直处于增加状态.在试验研究基础上,提出PVC-FRP管混凝土中长柱承载力和轴向极限应变的计算公式,建立PVC-FRP管混凝土中长柱应力-应变关系模型.研究结果为PVC-FRP管混凝土柱的研究和应用提供了参考.     

薄壁钢管混凝土短柱与薄壁钢管约束混凝土短柱轴压性能试验

以圆形和方形薄壁钢管混凝土短柱及薄壁钢管约束混凝土短柱为对象，研究了外包钢管受力状态对短柱性能的影响及其机理，分析了截面形状对外包钢管受力状态及其对核心混凝土约束的影响。通过CFRP约束对受力性能的研究，进一步揭示了外包材料受力状态对受力性能的影响。研究表明，圆钢管对核心混凝土约束作用强，试件极限承载力较高，其中圆钢管约束柱中钢管的约束作用更加显著，极限承载力大于圆钢管柱；CFRP约束后，极限承载力和变形性能均得到有效改善。方钢管对核心混凝土的约束效果弱，试件极限承载力较低，且方钢管约束柱的极限承载力小于方钢管柱；CFRP约束对其极限承载力无明显提高，但有效改善了其延性。