有初应力的钢管混凝土轴压柱设计计算方法研究

应用有限元计算方法,对有初应力的钢管混凝土轴压柱容许应力法和极限状态法中所对应的弹性极限荷载和塑性或稳定极限荷载进行了数值计算分析.分析表明,一般情况下钢管与管内混凝土不可能同时达到容许应力.传统的容许应力法计算的弹性极限荷载连两种材料的弹性极限荷载的简单叠加都无法达到,更不用说组合作用使承载力提高的部分了,因此,它存在着明显的不合理之处.建议定义钢管混凝土轴压构件弹性极限荷载为钢管的最大应力达到屈服应力时所对应的荷载.初应力的存在使构件弹性极限承载力下降明显,而对塑性或稳定极限荷载的影响相对不大.初应力度越大,构件弹性极限承载力与其塑性或稳定极限承载力的比值越小,以弹性极限荷载为控制的容许应力法计算结果越保守.对于钢管混凝土拱桥,其初应力度一般较大,设计计算建议采用极限状态法.     

初应力对钢管混凝土哑铃形轴压短柱受力性能影响的试验研究

进行了有初应力的钢管混凝土哑铃形轴压短柱试件的试验研究,分析探讨了初应力对其力学性能的影响及其极限承载力的计算方法.分析结果表明,初应力使弹塑性阶段提前、弹性极限荷载降低,同时峰值极限荷载推迟出现,构件切线刚度降低.但初应力对钢管混凝土哑铃形轴压短柱的峰值极限荷载影响很小,可以采用与无初应力构件相同的方法计算.     

初应力对钢管混凝土轴压柱套箍作用影响研究

对有初应力的钢管混凝土轴压短柱受力全过程进行了数值分析.结果表明,初应力的存在对钢管与混凝土的相互作用有较大的影响.初应力越大,构件进入弹塑性阶段越早,套箍作用出现得越晚.采用极限平衡法对有初应力的钢管混凝土轴压短柱极限承载力的分析表明,初应力使其极限承载力降低的趋势明显,套箍系数的改变对承载力降低的趋势影响不大.最后...     

初应力钢管混凝土压弯扭构件统一理论的研究

基三于向复杂应力状态下的钢材和混凝土的本构关系,首次对有钢管初应力的钢管混凝土压弯扭构件工作性能进行了非线性有限元一过程分析,推导出实用的相关方程,提出了有初应力时钢管混凝土构件统一理论的设想。     

初应力钢管混凝土压弯扭构件统一理论的研究

基于三向复杂应力状态下的钢材和混凝土的本构关系,首次对有钢管初应力的钢管混凝土压弯扭构件工作性能进行了非线性有限元全过程分析,推导出实用的相关方程,提出了有初应力时钢管混凝土构件统一理论的设想．     

孔肋加劲钢管混凝土柱轴压受力性能有限元分析

普通钢管与核心混凝土粘结性能较低,构件的整体性较差,对受力性能造成一定影响。本文对钢管内壁的加劲肋进行开孔处理,使得混凝土在孔洞部位贯通粘结,形成多个剪切连接件,提高了钢管与核心混凝土的粘结作用,并有较强的拉结作用,增强了钢管的"套箍作用"以及构件的整体性。通过轴心受压有限元分析发现:孔肋加劲钢管混凝土柱的最大应力位置靠近构件中部,整个构件的内力分布更加均匀。这种新型钢管混凝土柱构造简单,较普通形式构件拥有更高的承载力与变形能力。     

钢管混凝土哑铃型轴压构件极限承载力有限元分析

提出了钢管混凝土哑铃型轴压构件极限承载力的有限元计算方法.有限元建模中,钢管与腹板采用壳单元,混凝土采用实体单元.对试验构件的分析表明,有限元计算值与试验值吻合良好,腹腔内的混凝土受钢管紧箍力作用的影响很小,其应力-应变关系可按普通混凝土考虑.应用有限元计算方法,对哑铃型钢管混凝土构件的极限承载力进行了参数分析.结果表明,腹板间距的增加对极限承载力的提高呈非线性增长,腹板高度的增加与极限承载力的提高基本上呈线性关系.相比较而言,腹板间距增加对构件极限承载力的提高的影响要大于腹板高度的增大对其的影响.在参数分析的基础上,对其简化计算方法的比较表明,简单迭加法比等效单圆管法与试验值和有限元计算结果更为吻合、也更安全.     

FRP约束矩形高强钢管混凝土长柱轴压性能有限元分析

以纤维增强复合材料(FRP)约束矩形高强钢管混凝土长柱的轴压试验为基础,利用有限元软件ABAQUS对FRP约束矩形高强钢管混凝土长柱进行了非线性有限元分析,有限元分析结果和试验荷载-位移曲线吻合较好,破坏模态一致,峰值荷载偏差平均值仅为0.5%,方差为0.080,验证了材料本构关系、单元类型、接触和边界条件等建模方法的可靠性,表明该有限元模型可以准确预测其轴压性能.基于试验和数值模拟分析了试件的受力机理:薄壁钢管在压应力较小时发生局部屈曲;混凝土在钢管鼓曲处发展了塑性应变和横向变形;由于倒角较小,FRP在角部存在应力集中现象,在鼓曲最严重处发生断裂.环向FRP约束延缓了钢管局部屈曲的萌生和发展,提高了核心混凝土的约束强度,对于内填普通强度(C40)混凝土的钢管混凝土柱,环向FRP在承载力上的提升作用较明显,方矩形截面试件的峰值承载力提高了6%～7%.对于内填高强度(C80)混凝土的钢管混凝土柱,方矩形截面试件的峰值承载力提高了4%～5%.最后利用该有限元模型探究了长细比参数对轴压性能的影响,结果表明:FRP对承载力的提升效果随着长细比的增大而降低,对倒角半径为20 mm的模型,当长细比...     

钢管混凝土拱空间受力性能分析

以钢管混凝土单肋模型拱和双肋模型拱为分析对象,以通用有限元程序为分析手段,对钢管混凝土拱空间受力进行了双重非线性分析.分析结果表明,采用该计算方法计算的结果能基本反映结构的受力性能,尤其是双肋拱.在空间荷载作用下,几何非线性影响在钢管混凝土拱空间受力行为中的影响上升;分枝点屈曲临界荷载几乎不随横向力的变化而变化,稳定极限承载力随横向力的增大而明显降低.     

CFRP-钢管混凝土构件轴压承载力灰熵关联度分析

为进一步研究CFRP-钢管混凝土组合结构构件的力学性能,以极限承载力为测试指标,分析了极限承载力各相关影响因素的作用规律。以试验数据和理论公式为基础,利用灰熵关联度理论,论证了不同厚度的CFRP筒约束情况下,钢管厚度、屈服强度和核心混凝土截面尺度等因素在提高组合结构构件极限承载力方面贡献的主次关系。结果表明：灰关联熵理论是一种简单实用的分析方法,可用于CFRP-钢管混凝土组合结构极限承载力的多因素关联度评价;CFRP-钢管混凝土结构极限承载力各关联因素的贡献大小受CFRP约束效应的影响。研究结论可为CFRP-钢管混凝土组合结构各材料占比的有效优化提供参考。     

有初应力的钢管混凝土柱承载力的计算方法比较

综述了有初应力的钢管混凝土柱承载力的研究现状与主要结果.介绍4种有初应力的钢管混凝土柱承载力的计算方法,分析了各自的基本特点和影响因素,并将计算结果与试验结果进行了比较.分析结果表明,4种计算方法中方法4较适合工程应用,其次是方法3和方法2,方法1相对来说偏不安全,不宜采用.     

受荷方式对钢管轻集料混凝土短柱轴压性能的影响

采用3种加载方式对27根钢管轻集料混凝土短柱进行轴压试验,分析了加载方式对构件轴心受压破坏形态和力学性能的影响,主要试验参数为不同轻集料混凝土强度等级和钢管截面尺寸.3种受荷方式分别为:荷载作用在核心混凝土上;荷载作用在整个截面上;采用滚轴加载板将荷载作用在整个截面上.研究结果表明,加载方式对钢管轻集料混凝土短柱的轴压变形性能有较大影响,而对其极限承载力影响不大.无论何种加载方式,钢管轻集料混凝土短柱的纵向压缩变形能力都很强,纵向应变可达0.1,因而具有十分良好的延性,并具有较大的后期承载能力.     

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.     

钢骨-方钢管自密实高强混凝土轴压长柱试验研究

钢骨-方钢管自密实高强混凝土柱是一种重载柱设计的新模式．为了研究该组合柱的轴压稳定性能,以长细比（A）为主要参数,进行了8根组合长柱的轴心受压试验．试验结果表明：由于内填混凝土和钢骨的存在,组合柱试件具有良好的稳定性能;在研究的长细比范围内（λ=11～43）,所有试件都具有较高的承载力和一定的延性,但是其承载能力和延性随长细比的增大明显降低．最后给出了钢骨-方钢管自密实高强混凝土柱的轴压承载力计算公式,公式计算值与试验值吻合良好．     

钢管自应力自密实混凝土柱偏心受压试验研究

为分析初始自应力对钢管混凝土压弯力学性能的影响,对15根钢管自应力自密实混凝土柱和3根普通钢管自密实混凝土柱进行了偏心受压试验研究.结果表明:与普通钢管自密实混凝土相比,钢管自应力自密实混凝土具有较长的弹性工作段,其随偏心率和长细比的增加而略有下降;初始自应力的存在使核心混凝土在未加载前就处于三向应力状态下,从而显著提高了其密实度,最终使结构获得较高的偏心受压极限承载力;初始自应力对结构的破坏形态几乎没有影响.     

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.     

矩形钢管微膨胀陶粒混凝土短柱轴压极限承载力研究

以矩形钢管截面长宽比(1、1.5、2)、含钢率(11%、16%)、陶粒混凝土中膨胀剂掺量(12%、16%)为设计变量,制作了12组(每组2根)矩形钢管微膨胀陶粒混凝土短柱试件,进行轴压承载力测试。然后利用试验数据对几种常见的钢管混凝土承载力计算公式进行对比分析,并在统一理论公式的基础上提出了计算矩形钢管微膨胀陶粒混凝土短柱轴压承载力的修正公式。试验结果表明,试件的弹性极限可以达到其极限荷载的90%左右,同时试件表现出较明显的套箍效应,其承载力提高系数随截面长宽比的增大而减小,随含钢率的提高而增大,并且膨胀剂掺量为12%时的承载力提高系数较大。修正公式的计算结果与试验结果吻合较好,并且其更适合于工程实际应用。