方钢管约束粉煤灰混凝土轴压短柱受力性能研究

为研究方钢管约束轻骨料混凝土轴压短柱的受力性能,以钢管宽厚比、混凝土强度、配筋率为主要参数,设计了12根方钢管约束粉煤灰陶粒轻骨料混凝土短柱,对其进行了静力加载试验,主要分析了该种构件的受力性能、破坏形态,以及相关参数对其受力性能的影响规律.试验结果表明,在载荷作用下,方钢管对轻骨料混凝土的约束作用明显,有效地提高了轻骨料混凝土的抗压强度,改善了其变形性能.构件达到极限载荷后,仍有较好的承载能力和变形能力,破坏属于潜力耗尽的材料破坏.钢管宽厚比是影响柱受力性能的主要参数.随着钢管宽厚比的增加,构件的受力性能有逐步减退的趋势.混凝土强度和配筋率影响较小.     

高强方钢管高强混凝土轴压短柱力学性能的有限元分析

目的对混凝土与钢管受力情况及构件破坏过程进行分析,研究其力学性能,以提高构件极限承载力.方法合理选取高强钢材与高强混凝土材料的本构关系,采用有限元分析软件ABAQUS建立了16根高强方钢管高强混凝土轴压短柱有限元分析模型,对混凝土与钢管受力情况及构件破坏过程进行分析.结果高强方钢管高强混凝土轴压短柱受力过程主要分为4个阶段:弹性阶段、弹塑性阶段、下降阶段、平缓阶段.提高钢管的屈服强度,构件的承载力增大,而延性变化不大;提高混凝土抗压强度,构件初始刚度变化不大,承载力增大,延性变差;增大构件含钢率,构件的初始刚度和承载力变大,且延性提高.结论高强方钢管高强混凝土轴压短柱充分利用了高强混凝土抗压与高强钢材抗拉的材性特点,其相互组合作用使构件极限承载力有了显著的提高.     

空心方钢管混凝土轴压力学性能的试验

通过对15个方钢管圆孔混凝土轴压短柱的试验研究,考察轴压短柱的承载力特性和破坏模式;基于外侧方钢管的横向变形的发展规律,探讨外围钢管对核心混凝土的套箍作用.试验表明,方钢管圆孔混凝土短柱的核心混凝土达到一定厚度时,圆孔混凝土在径向能形成较好的拱效应,可以有效地防止外壁钢管局部失稳破坏,使构件横向变形得到充分发展,提高轴向承载力.     

钢管混凝土哑铃形构件抗弯刚度分析

钢管混凝土哑铃形构件的抗弯试验结果表明:钢管混凝土哑铃形纯弯构件具有良好的弹塑性和延展性.分析了钢管混凝土哑铃形构件变形随荷载变化的规律,得出了在不同受力阶段抗弯刚度的试验值,在此基础上,提出了钢管混凝土哑铃形构件抗弯刚度的简化计算方法 .     

钢管混凝土(单圆管)约束扭转试验研究

进行了钢管混凝土构件的约束扭转试验以及空钢管和素混凝土构件的抗扭对比试验.试验结果表明,在钢管混凝土构件的约束扭转受力过程中,钢管与核心混凝土能够协调变形,表现出良好的约束效应和弹塑性形变规律.钢管混凝土的约束抗扭承载力大于相应尺寸的空钢管和素混凝土抗扭承载力的代数和,为计算其约束抗扭承载力提供了依据.     

方钢管混凝土的力学性能研究

由于钢管混凝土中钢管对核心混凝土的套箍作用,使混凝土的受力状态由单向受压变为三向受压,从而使混凝土的抗压强度得到了极大提高,塑性性能大为改善.本文阐述了方钢管混凝土轴压短柱极限强度计算方法,及方钢管混凝土纯弯构件、压弯构件的力学性能,并简单列举了方钢管混凝土基本构件承载力设计方法.     

配筋方钢管混凝土柱的抗压性能

通过配筋方钢管混凝土柱轴压试验及ABAQUS有限元软件对配筋及未配筋方钢管混凝土柱的轴心受压和偏心受压性能进行了非线性数值模拟,研究了2种方钢管混凝土柱在轴心受压和偏心受压下的力学性能、变形能力和破坏形态,给出了2种方钢管混凝土柱数值模拟的荷载-位移曲线和变形形式,分析了配筋对方钢管混凝土柱变形和极限承载力的影响.结果表明:钢管混凝土柱加配筋以后,极限承载能力显著提高,同时变形性能得到一定的改善,但2种方钢管混凝土柱的破坏形态基本相同.随着偏心距的增加,2种钢管混凝土柱的极限承载力和后期的稳定承载力逐渐降低,但配筋钢管混凝土柱的降低幅度比钢管混凝土柱降低幅度小.     

横向撞击荷载作用下中空夹层钢管混凝土构件的受力性能分析

利用ABAQUS软件建立中空夹层钢管混凝土构件在横向撞击作用下的有限元模型,其中考虑了钢管与落锤及混凝土之间的接触关系,并合理选取了内外层钢管和混凝土在动力加载下的材料模型.采用典型试件的试验数据对所建立的有限元模型的精度进行验证.在模型验证合理的基础上,对影响中空夹层钢管混凝土构件在横向撞击下的力学性能的主要因素进行参数分析.参数分析结果表明,空心率对构件的冲击力峰值有显著的影响,且随着空心率的增大,构件受撞击部位的局部变形增大;轴压比对该构件的冲击力平台值和变形发展有较大的影响;在相同空心率的情况下,截面形式为外圆内方的构件耐撞性能优于双层圆钢管的中空夹层钢管混凝土构件.     

中空夹层钢管自密实混凝土压弯构件力学性能

为研究中空夹层钢管自密实混凝土压弯构件的力学性能,进行8个中空夹层钢管自密实混凝土压弯构件的试验研究.试验考察的主要参数为:截面形式、荷载偏心率和混凝土强度.利用数值解法对中空夹层钢管自密实混凝土压弯构件的荷载-变形关系进行全过程分析,并采用简化计算方法对构件的承载力进行计算.试验和理论分析结果表明:中空夹层钢管自密实混凝土压弯构件的破坏模态和中空夹层钢管普通混凝土相类似;理论分析的计算结果与试验结果吻合良好.     

方钢管混凝土轴心受压构件的徐变分析

基于混凝土徐变的继效流动理论,结合方钢管混凝土轴心受压构件的受力特点,推导出方钢管混凝土轴心受压构件徐变的计算公式.此徐变计算公式既考虑了钢管混凝土轴心受压构件徐变的特点,又能反应出不同因素对构件徐变的影响.应用这些公式,通过迭代计算得到的钢管混凝土轴心受压构件的徐变,与试验数据符合较好.     

不同取代率方钢管再生混凝土柱抗震性能的研究

通过有限元软件的非线性分析,试图探究方钢管再生混凝土柱的各方面性质。同时发现再生混凝土的取代率这一指标对其产生一定的影响。本文就对抗震性能这一主要性能进行研究。使用ABAQUS软件进行模拟,钢管与核心混凝土接触界面采用库仑摩擦模型。采用一端固定约束,一端固定转角的形式来模拟实际柱体。并且,对于荷载采用水平和竖向同时加载的方式来实现。整理有限元模拟分析得到的结果与既有试验结果相似。方钢管再生混凝土柱的滞回曲线比较饱满,耗能能力较好。并提出简化的方钢管再生混凝土柱骨架曲线,以方钢管普通混凝土柱的骨架曲线特征值为依据,推导出方钢管再生混凝土柱骨架曲线的一般公式。抗震性能方面,方钢管普通混凝土柱好于方钢管再生混凝土柱。当再生混凝土取代率降低时,构件具有更好的抗震能力。     

工字形CFRP-高强方钢管高强混凝土轴压短柱有限元分析

目的将工字形CFRP型材置入钢管混凝土截面型心处,研究高强方钢管高强混凝土轴压短柱的受力性能.方法对典型构件的应力-应变曲线、组合柱的受力机理进行分析,并定义了6个特征点.研究在构件受力的各个特征点的方钢管、混凝土和工字形CFRP分担的纵向荷载,分析内置工字形CFRP配置率、核心混凝土抗压强度、钢材屈服强度、含钢率等因素对组合柱力学性能的影响.结果内置工字形CFRP的高强方钢管高强混凝土轴压短柱极限承载力随着混凝土强度、钢材屈服强度、CFRP配置率以及含钢率增加而增加,而钢材屈服强度以及混凝土强度对构件荷载-位移曲线初始刚度影响较小.结论高强方钢管高强混凝土的各组分受力随着高度变化而变化,构件受力性能较好并承载力较高.     

两种截面钢管混凝土轴压柱抗侧承载力研究

为研究钢管混凝土柱轴心受压时的侧向承载力以及为爆炸荷载作用下钢管混凝土柱的数值模拟提供统一的理论模型,文章分别对2根方钢管和2根圆钢管混凝土柱进行了静力试验,并且运用有限元分析软件ABAQUS对4根钢管混凝土柱进行了数值模拟.结果表明:①有轴压的钢管混凝土柱能承担更大的侧向力;②方钢管混凝土柱具有较好的侧向承载力;③ABAQUS模拟的侧向承载力和跨中位移变形曲线与试验结果较为符合,由此得出的钢管混凝土柱在侧向力作用下全过程侧向挠度曲线,可为后续爆炸荷载下构件的数值模拟提供理论依据.     

配筋空心方钢管高强混凝土偏压短柱有限元分析

目的 研究配筋空心方钢管高强混凝土偏压短柱受力性能及延性性能,为配筋空心方钢管混凝土组合柱试验研究提供参考依据。方法 利用有限元软件ABAQUS建立了22个配筋空心方钢管高强混凝土偏压短柱模型,对构件的受力全过程及钢材屈服强度、混凝土强度、偏心距和含钢率等参数对其受力性能的影响进行分析。结果 配筋空心方钢管高强混凝土偏压短柱受力过程分为弹性阶段、弹塑性阶段、塑性强化阶段、下降阶段。增大钢材强度和含钢率可以使构件的承载力显著提升,延性也越好;提高混凝土抗压强度,构件的承载力增加但延性变差;配普通钢筋可以增加构件的承载力且改善构件的延性。结论 配筋空心方钢管高强混凝土偏压短柱充分发挥了各材料的受力特点,在减轻自重的条件下承载力较高且延性较好。     

约束空心混凝土柱抗侧向冲击动力性能

为研究约束空心混凝土柱的抗侧向冲击动力性能,构建20组内配圆钢管的方钢管空心混凝土柱的数值模型,并采用有限元法对其进行冲击受力过程的数值模拟分析.依据模拟结果对比不同构件的破坏模式,研究钢管强度、混凝土强度、空心率、含钢率和冲击位置对构件冲击力和挠度的影响.研究结果表明:内配圆钢管的方钢管空心混凝土柱产生整体弯曲破坏和...     

格构式钢骨-钢管混凝土构件轴压性能试验研究

以是否配置纵向加劲肋和格构式钢骨为主要变化参数,对4组共8个不同内部构造形式的钢管混凝土试件进行了轴心受压试验,对比分析了格构式钢骨-钢管混凝土构件和普通钢管混凝土构件的轴压性能.结果 表明:与普通钢管混凝土试件相比,内配纵向加劲肋试件的极限承载力提高了4.65％,内配格构式钢骨试件的极限承载力提高了10.53％,同时配置纵向加劲肋和格构式钢骨试件的极限承载力提高了21.12％.各组轴压试件的破坏形态基本一致,以整体失稳变形为主,伴随外钢管不同程度的鼓曲变形.格构式钢骨和内填混凝土在构件中形成小的"核心柱","核心柱"可延缓或抑制核心混凝土的裂缝发展,明显提高构件的承载能力和延性.利用有限元软件ABAQUS对格构式钢骨-钢管混凝土构件进行了轴心受压全过程数值模拟分析,明确了各部件的应力发展过程.提出了格构式钢骨-钢管混凝土构件的轴压承载力计算公式,公式计算结果与试验结果吻合较好且总体偏于安全.     

钢管再生混凝土受弯构件有限元分析

目的建立再生混凝土塑性损伤模型,对已有试验进行模拟,以验证其本构关系及有限元分析的正确性.方法通过有限元软件ABAQUS建立模型,对三组圆钢管再生混凝土和三组方钢管再生混凝土梁进行有限元分析,研究不同取代率下钢管混凝土梁的受力特性.结果不同再生混凝土取代率对方钢管受弯构件影响较大,而对圆钢管构件影响较小.圆钢管再生混凝土构件受力特性和普通混凝土构件差异不大,故在不同取代率下的计算方法可同普通圆钢管混凝土一样,而对于方钢管再生混凝土则需要根据混凝土约束系数进行修正.结论模拟所得梁跨中弯矩-应变曲线和试验结果吻合较好,证明了模型的正确性.     

圆钢管再生混凝土短柱轴压承载力有限元分析

目的利用有限元软件ABAQUS对圆钢管再生混凝土短柱的极限承载力进行非线性分析,验证笔者提出的核心再生混凝土本构关系的修正数学表达式的正确性.方法钢管与核心混凝土接触界面采用库仑摩擦模型.核心混凝土与顶端垫板采用8节点线性缩减积分三维八面体实体单元(C3D8R),钢管采用线性四节点减缩积分壳体单元(S4R).柱的一端施加固定约束,另一端施加位移荷载.结果有限元模拟分析得到的载荷-变形关系曲线与已有试验结果吻合较好.钢管再生混凝土短柱的承载力有随着再生骨料取代率的增加而降低的趋势.结论笔者提出的核心再生混凝土本构关系的修正数学表达式,可以满足利用ABAQUS对圆钢管再生混凝土短柱构件轴压承载力进行较准确的模拟分析要求.     

方中空夹层钢管混凝土叠合构件抗弯性能研究

目的 基于方中空夹层钢管混凝土叠合构件抗弯性能有限元分析,研究构件抗弯受力状态,提出抗弯承载力计算方法。方法 建立并验证方中空夹层钢管混凝土受弯构件有限元模型,定义构件荷载-跨中挠度曲线上5个力学特征点,分析不同特征点处试件截面应力分布。研究空心率、配筋率、材料强度、截面径宽比等因素对构件抗弯承载力与抗弯刚度的影响。采用叠加法提出构件抗弯承载力计算公式。结果 方中空夹层钢管混凝土叠合构件抗弯性能受纵筋配筋率与外部混凝土强度影响显著。采用叠加法得到的构件抗弯承载力计算结果与有限元结果之比的平均值和标准差分别为1.030和0.080。结论 方中空夹层钢管混凝土叠合构件具有较好的抗弯性能,基于叠加原理得出的简化公式可较好计算其抗弯承载力。     

大跨度斜拉拱组合桥极限承载能力分析

以一种新颖钢管混凝土拱桥斜拉钢管混凝土拱组合桥为研究对象,考虑钢管混凝土拱在变形、失稳破坏期间的几何及材料非线性特性,采用统一理论中的钢管混凝土组合构件本构关系及高精度不分层梁单元,对在建的某斜拉钢管混凝土拱组合桥进行了在静力荷载作用下的极限承载力分析,并用钢管混凝土拱模型实验对分析程序及钢管混凝土组合构件建模方法进行了验证,同时分析了斜拉索及斜拉索的初索力对拱桥承载能力的影响.结果表明,斜拉钢管混凝土拱组合桥具有较高的稳定性和极限承载力,斜拉索能够较大提高拱桥的承载能力,斜拉索初张力对稳定承载能力的影响不大.