钢管混凝土短柱轴压力学性能分析及其数值模拟

钢管混凝土短柱是研究钢管混凝土最基本的构件,研究钢管混凝土短柱有助于了解钢管混凝土的力学性能,为研究其他构件提供了一个基础。对钢管混凝土短柱的力学性能进行了分析,归纳总结了短住轴压承载力理论计算公式,并采用有限元软件ABAQUS对不同壁厚钢管混凝土短柱进行轴心受压模拟。总结得出,随着壁厚的增加,钢管混凝土短柱的极限承载能力逐步提高,二者之间符合线性关系。将数值模拟软件计算求得不同壁厚短柱极限承载力与理论公式计算得出的值做出对比分析,校核发现两者较为接近,说明数值模拟计算效果良好。最后,总结分析位移荷载曲线,提出钢管混凝土短柱塑性破坏角概念。随着钢管壁厚的增加,短柱塑性变形能力提高,塑性破坏角变大,当壁厚达到11.185 1 mm时,短柱发生理想塑性变形。     

改性钢管全再生粗骨料混凝土短柱的轴压试验

为了最大化利用再生骨料,以硅粉和钢纤维掺量为主要变化参数设计了20个圆形和方形截面钢管全再生粗骨料混凝土短柱构件进行轴压试验,观察了短柱的受力全过程和破坏形态,获取了构件的荷载―变形全过程曲线,分析了硅粉和钢纤维掺量对其承载性能的影响,试验结果表明:混凝土中的粗骨料全部采用再生骨料会降低钢管再生混凝土柱的峰值承载力及峰值应变,可以采用硅粉的填充效应及活性和钢纤维对裂缝的内部约束来改善钢管全再生骨料混凝土柱的性能,经改性后的钢管全再生骨料混凝土柱的性能和普通钢管混凝土柱的性能相当,硅粉掺量为10%、钢纤维体积掺量为1.5%的钢管全再生骨料混凝土的峰值承载力超过了普通钢管混凝土柱。并采用现有计算理论及规程计算公式对构件的承载力进行了计算和比较,得到各规程在计算钢管全再生骨料混凝土承载力时的适用性,规程EC4和试验数据更接近。     

轴心受压配筋方钢管混凝土短柱承载能力的试验研究

通过15根方形截面配筋钢管混凝土轴心受压短柱的试验研究,选择约束效应系数和钢筋的配筋率等为基本参数,探讨了配筋率对钢管混凝土轴心受压构件受力性能的影响。研究结果表明：1）在核心混凝土中加入钢筋对于提高短柱的承载力不是非常明显,但能提高短柱的延性,在一定程度上延缓或抑制混凝土中剪切斜裂缝的开展;2）当约束效应系数较小时,配筋靠近边缘对提高方钢管混凝土的承载力更有效;3）当约束效应系数较大时,配筋靠近中央对提高方钢管混凝土的承载力更有效。     

圆实复式钢管混凝土柱轴压承载力研究

运用统一强度理论,考虑内、外钢管对内层混凝土的双重约束作用以及钢管因环向受拉导致纵向应力降低的影响,得出了圆实复式钢管混凝土柱轴压极限承载力的计算公式,给出了较为合理的受力和破坏机理的理论解释,并分析了中间主应力等因素对极限承载力的影响规律,极限承载力随着参数b值的增大而增大。所得结果与文献试验结果进行对比,吻合较好,验证了运用统一强度理论进行实复式钢管混凝土柱轴压力学性能分析的可行性和正确性。     

核心高强钢管混凝土柱轴压性能的试验研究

在对 10根核心高强钢管混凝土柱试件轴心受压试验现象和数据分析的基础上 ,对核心柱的力学性能进行了初步的探索 ,并分析了核心柱的钢管含率、纵筋配筋率、配箍率和截面形式等因素对该种构件性能的影响     

劲性钢管混凝土组合柱轴压性能试验研究

采用15MN大型长柱压力试验机对10根劲性钢管混凝土组合柱试件进行轴心受压试验，在试验现象和数据分析的基础上，研究劲性钢管混凝土组合柱的轴压力学性能，分析柱的钢管（骨）含钢率，纵筋配筋率，配箍率及截面形式等因素对组合柱轴压性能的影响，研究结果表明外包钢筋混凝土能够与核心钢管混凝土共同工作，柱的钢管（骨）含钢率，纵筋配筋率，配箍率及截面形式等因素对柱的轴压性能的显著的影响。     

脱空钢管混凝土短柱偏心受压破坏形态试验研究

对脱空率为0～1.24%、外径为168 mm、壁厚为5 mm、长为500 mm、内填C50混凝土的钢管混凝土短柱进行偏心受压试验.试验结果表明:短柱承载能力和破坏形态与脱空率和加载位置密切相关,脱空率越大,短柱承载能力下降越多、偏心侧的挠度越大;在脱空侧偏心加载时,脱空侧钢管出现凹陷,如脱空率较小,脱空钢管凹陷至混凝土断面,钢管壁局部凹陷使构件产生缺陷,导致构件承载能力降低;若脱空率较大,脱空钢管未凹陷至混凝土断面,构件因脱空处的混凝土破坏而整体承载能力下降;在非脱空侧偏心加载时,则未观测到脱空侧钢管凹陷.研究成果可为相关工程设计提供参考.     

轴心受压钢骨-钢管高强混凝土组合柱力学性能的研究

提出了一种重载柱设计的新模式，即钢骨－钢管混凝土组合柱，该组合柱是将钢骨插入钢管中，然后内填混凝土形成，通过13根组合柱的轴心受压试验，研究了钢骨－钢管高强混凝土组合柱的工作机理，延性和极限承载力，讨论了影响这种组合柱性能的主要因素，包括套箍指标，配骨指标和长细比等，研究结果表明，这种新型组合柱具有较高的承载力和良好的延性，可减少柱截面尺寸，增大建筑物使用空间，根据试验结果，给出了适用于这种组合柱的承载力计算公式。     

基于统一理论的空心钢管混凝土轴压承载力计算

钢管混凝土统一理论的不断发展和完善使其目前已适用于多种截面形式的钢管混凝土构件.基于统一理论,文章提出了空心钢管混凝土轴心受压承载力计算公式,并通过试验验证了公式的可行性.应用此公式分析了不同参数对空心构件力学性能的影响.     

核心高强钢管混凝土桩轴压性能的试验研究

在对10根核心高强钢管混凝土柱试件轴心受压试验现象和数据分析的基础上，对核心柱的力学性能进行了初步的探索，并分析了核心柱的钢管含率、纵筋配筋率、配箍率和截面形式等因素对该种构件性能的影响。     

方钢管混凝土柱的抗震性能分析

方钢管混凝土柱的抗震性能与钢管的局部屈曲有关,柱端设置约束拉杆可以提高钢管的局部稳定,从而增强方形钢管混凝土柱抗震性能．采用三维有限元法,分析方钢管混凝土柱在竖向及水平荷载联合作用下的抗侧力一位移关系,有限元分析的结果得到试验结果验证．利用有限元模型分析轴压比、钢板宽厚比,以及内填混凝土抗压强度对方钢管混凝土柱抗震性能的影响．完成柱端设置约束拉杆的方形钢管混凝土柱在竖向及水平荷载联合作用下三维有限元分析,与试验结果相比较并作分析．     

薄壁设肋方钢管混凝土柱穿心高强螺栓的抗剪性能

进行了4个薄壁设肋方钢管混凝土柱非摩擦型穿心高强螺栓抗剪性能的试验研究,发现此种连接能够可靠地传递作用在螺栓上的剪力;通过对试验结果的分析,建立了穿心高强螺栓的计算模型;并根据可能出现的破坏模式,提出了穿心高强螺栓抗剪承载力的计算公式;利用该公式计算的螺栓抗剪承载力与试验值吻和较好.     

钢管混凝土柱-钢梁错层节点地震损伤评估

为研究地震作用下钢管混凝土柱-钢梁错层节点的地震损伤演化规律,进行了8个钢管混凝土柱-钢梁错层节点的低周往复加载试验.基于低周往复加载试验的研究成果,研究了试件循环加载过程中变形和能量的非线性组合关系.从钢管混凝土柱-钢梁错层节点地震损伤破坏机理出发,提出适合于钢管混凝土柱-钢梁错层节点的双参数地震损伤模型.通过低周往复加载试验得到数据,基于双参数地震损伤模型,计算其地震损伤指数,定量地描述钢管混凝土柱-钢梁错层节点在地震作用下的损伤演化规律.对钢管混凝土柱-钢梁错层节点地震损伤评估,分析了轴压比、错开高度和剪压比对错层节点地震损伤的影响.发现轴压比小的试件在损伤过程中会有所提前,累积损伤比轴压比大的试件大,错开高度大的试件的损伤发展与累积大于错开高度小的试件,剪压比大的试件的累积损伤大于剪压比小的试件.     

环向均匀脱空对圆钢管超高强混凝土柱偏压受力性能的影响

为研究环向均匀脱空对圆钢管超高强混凝土柱偏压受力性能的影响,通过环向均匀脱空圆钢管超高强混凝土柱的偏压试验,研究环向均匀脱空圆钢管超高强混凝土柱的承载能力、延性和破坏模式.结果表明:随着偏心率的减小,钢管局部屈曲的发生时刻提前,试件的延性减小;环向均匀脱空试件的初始刚度与无脱空试件的初始刚度基本相同;混凝土压溃位置与钢管局部屈曲位置基本一致,压溃程度随偏心率的减小而增大,与无脱空试件相比,环向均匀脱空试件的混凝土破碎更加严重;偏压试件的受拉裂缝近似沿中截面对称分布,裂缝长度和宽度随偏心率的减小而减小;无脱空和环向均匀脱空对圆钢管超高强混凝土柱承载力计算公式与实测结果吻合良好.     

钢管混凝土柱侧向承载力的计算

钢管混凝土柱以其良好的结构性能越来越广泛的应用于高层建筑中。高层建筑往往需要承受较大的水平荷载作用,这就需要对柱的侧向承载力进行计算。提出了适用于圆形和方形两种截面形式的钢管混凝土柱侧向承载力的计算方法,并与相应的试验结果进行了对比,发现计算结果和试验结果二者符合较好,说明该方法具有较高的准确性,可以应用于实际的工程计算中。     

方钢管混凝土柱-钢梁框架节点优化设计

利用有限元软件ABAQUS 6.5建立内隔板外伸式方钢管混凝土柱-钢梁框架节点模型,进行数值模拟分析.通过与试验结果对比,验证了有限元模型的正确性和计算结果的可靠性.通过优化隔板形状,减小了隔板与钢梁连接区域的应力集中;通过改变隔板外伸尺寸b并进行多次数值计算,得出b值的确定方法;通过对边节点和角节点数值模拟,得出可以减小节点隔板悬伸距离a的结论,方便了建筑外立面装修.实施这些优化措施,在不影响节点承载能力的前提下,提高了节点的适用性.     

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.     

洪家渡水电站厂房矩形钢混柱接触分析研究

以大型结构分析程序ANSYS为基础，对洪家渡水电站厂房偏心受压钢管混凝土柱进行分析，研究了矩形钢管混凝土柱的接触分析模型和计算方法，通过比较计算研究了钢管和混凝土间接触面的接触刚度和摩擦系数对结构整体性能的影响，为矩形钢管混凝土柱的接触分析提供了一种合理有效的方法．     

基于热传导理论的钢管混凝土拱肋界面脱空的定性识别

针对钢管混凝土拱肋的界面脱空损伤对拱桥承载力的影响,以及现有检测方法的不足,提出了一种新的钢管混凝土界面脱空的无损检测方法。该方法以外壁分布式测温为基础,利用钢管、混凝土、空气三种材料的温度特性的不同确定脱空是否存在及脱空的位置．通过数值模拟与试验结果的互相对比,验证该方法的有效性与可行性．     

轴向冲击荷载下L形截面钢管混凝土短柱受力性能

为研究L形截面钢管混凝土短柱在受到轴向冲击荷载作用下的受力性能,通过落锤冲击试验,获得在不同冲击高度下的冲击应力时程曲线,并建立有限元模型,分析钢材、混凝土强度和冲击不同位置对短柱力学性能的影响。结果表明:随着冲击高度的增加,落锤冲击应力峰值增大;钢材壁厚大的试件,其冲击应力峰值较大,变形较小;选择强度较大的钢材能显著提高试件的抗冲击承载力,而混凝土强度等级的影响则相对较小,在不同的冲击位置下显示协同性较好。