周家湾延河特大桥钢管混凝土系杆拱施工技术

钢管混凝土拱由于采用了钢材、混凝土组合材料,更好地发挥了材料的的优越性,使得钢管拱具有跨越能力大、承载力高、塑性和韧性好、经济效益显著和施工快捷等优点,加上拱轴线型的视觉美感,已广泛应用于我国桥梁建设,并取得了宝贵经验。本文结合包西铁路周家湾延河特大桥钢管混凝土系杆拱的施工,主要对钢管拱加工与现场预拼施工工艺和技术作简要介绍。     

空间钢管混凝土节点与空钢管节点应力集中分析

钢管结构具有承载力高、塑性和韧性好、制作和施工方便、经济性好等优点一直备受青睐.近年来钢管混凝土结构在桥梁工程中得到广泛应用,无论是空钢管节点还是钢管混凝土节点,管节点的设计成为一个非常重要的研究课题.直接焊接管节点是目前广泛应用的一种管节点形式,它是由几个主支管交汇而成的三维空间薄壁结构,其应力分布十分复杂.基于此,采用有限元软件ANSYS,选取常用三种典型节点形式,分析主支管管径比和主支管夹角两个参数对两类节点构件应力集中系数的影响.     

大跨度钢管混凝土拱桥施工技术研究

钢管混凝土结构具有承载能力强、塑性和韧性较好、施工方便等优点,解决了拱桥施工的一系列难题,被广泛应用于大跨度拱桥施工中。本文首先论述了钢管混凝土应用于大跨度拱桥的优点和大跨度钢管混凝土拱桥常用的施工方法,随后论述了大跨度钢管混凝土的施工内容与工艺,最后论述了其施工控制技术。     

浅谈混杂纤维混凝土的增强机理

在混凝土中,掺杂纤维常常用来改善基体的韧性与塑性。单掺纤维混凝土改善混凝土性能有限。混杂纤维混凝土是由两种或者两种以上的纤维按一定比例混掺,既发挥不同纤维的优点,又能体现它们协同效应。混杂纤维水泥基复合材料可以发挥两种纤维的优点。第一种纤维强度高,可以提高整体的初始开裂强度和极限强度,第二种纤维延性、塑性好,可以提高后期开裂阶段的韧性和塑性。本文分析了混杂纤维混凝土的增强机理及研究方法,回顾总结了目前混杂纤维增强混凝土的研究现状。对其应用前景进行了初步探讨争展望。     

圆钢管橡胶混凝土柱轴压性能研究

为了进一步在实际工程中推广应用橡胶混凝土,进行了六根圆钢管橡胶混凝土柱和三根圆钢管普通混凝土柱的轴压性能试验。分析了混凝土强度、橡胶颗粒掺量对钢管混凝土柱轴压性能的影响,并与普通钢管混凝土柱进行了对比。试验结果表明:随着混凝土强度的增加,钢管橡胶混凝土短柱的承载力不断提高,延性逐渐减小;随着橡胶颗粒掺量的增加,钢管橡胶混凝土短柱的承载力不断提高,延性逐渐提高。     

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.     

钢管混凝土柱-钢梁节点的研究进展

钢管混凝土柱具有强度高,塑性和韧性性能好等特点,在工程中得到了广泛的应用。随着钢结构的发展,钢管混凝土柱与钢梁的连接成为土木工程师关注的问题。因此,本文综述了钢管混凝土柱-钢梁节点的研究进展,主要包括试验研究、有限元分析和理论计算,并指出了有待进一步加强研究的问题。     

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。     

带圆钢管劲性高强混凝土轴压短柱试验研究

介绍了包括带圆钢管的劲性高强混凝土轴压短柱、钢管高强混凝土短柱以及普通高强混凝土短柱在内共13个试件的轴心受压试验,主要研究了带圆钢管的劲性高强混凝土轴压短柱的破坏特征、延性和极限承载力.研究结果表明,核心圆钢管的存在,改善了高强混凝土短柱的轴压性能;短柱中的混凝土与钢管能够共同工作直到破坏,其极限强度可以用叠加原理计算.     

关于钢管混凝土结构抗震性能的研究

钢管混凝土除具有承载能力高,节约材料,施工简便等优点外,还具有抗震性能好的优点.本文对钢管混凝土和钢筋混凝土抗震性能进行比较,通过一定的理论分析比较了两种结构的动力特性,综合评定了钢管混凝土的抗震性能,并且对钢管混凝土结构防震隔震给出了建议.     

钢管混凝土的力学特性研究

钢管混凝土是钢-混凝土组合结构中的一种组合设计形式,兼具钢结构和混凝土结构的一些特征,可以充分地发挥钢材和混凝土两种材料的优点,弥补彼此的缺点,因而具有优良的力学性能和经济性。钢管混凝土兼有混凝土的抗压强度高,抗弯能力很弱,及钢材的抗弯能力强和弹塑性变形性能力好等一系列优良的力学性能。介绍了钢管混凝土的工作原理及其力学特性,并指出了钢管混凝土力学特性研究中的关键问题。     

圆钢管混凝土短柱的火灾后剩余承载力研究

在提出火灾全过程各阶段中钢管和核心混凝土应力-应变关系模型的基础上,采用有限元软件ABAQUS中的热-应力耦合分析模块计算了ISO-834标准火灾全过程作用后圆钢管混凝土轴压短柱的荷载-变形关系曲线,计算结果和试验结果基本吻合.对火灾全过程中圆钢管混凝土轴压短柱的荷载-变形关系、钢管和核心混凝土的截面应力分布以及两者之间的相互作用进行了分析,探讨了升温时间、初始荷载、截面含钢率、钢材强度、混凝土强度、防火保护层厚度和截面尺寸等参数对圆钢管混凝土轴压短柱剩余承载力的影响规律,最终提出了圆钢管混凝土轴压短柱剩余承载力的简化计算公式.     

圆端形钢管混凝土轴压短柱的机理分析

基于有限元软件ABAQUS对圆端形钢管混凝土轴压短柱进行分析.分析表明:圆端形钢管对核心混凝土的约束效果介于圆钢管和矩形钢管之间;钢管对核心混凝土的约束作用主要分布于圆弧段;圆端形钢管混凝土柱的承载力、峰值应变和延性均介于圆钢管混凝土柱和矩形钢管混凝土柱之间;圆端形钢管混凝土构件承载力和延性随着钢管强度、含钢率、加劲肋厚度和加劲肋数量的提高而提高;随着混凝土强度的提高,其承载力提高但延性下降.     

圆钢管混凝土边框内藏桁架剪力墙抗震性能

提出了圆钢管混凝土边框内藏桁架剪力墙结构.该新型剪力墙包含2种组合:不同受力体系(钢管混凝土、钢桁架与剪力墙)组合和不同材料(型钢与混凝土)组合,形成了多重组合剪力墙.进行了3个1/5缩尺中高剪力墙的低周反复荷载试验.在试验研究基础上,对比分析了剪力墙的承载力、延性、刚度及其衰减过程、滞回特性、耗能能力及破坏特征,建立了圆钢管混凝土边框内藏桁架剪力墙的承载力计算模型,计算结果与实测结果符合较好.研究表明:圆钢管混凝土边框内藏桁架剪力墙与普通剪力墙相比抗震性能显著提高.     

圆形钢管混凝土柱在轴压下的局部屈曲变形

假设核心混凝土刚性很大,通过压杆和圆柱壳两种模型,假定了位移函数的三角函数形式,用能量法求解圆钢管混凝土柱在轴压下局部屈曲的临界载荷和临界应力。两种方法得到的计算结果相同。结果表明,核心混凝土的存在大大提高了钢管管壁抵抗局部屈曲的能力。     

钢管混凝土界面抗剪粘结滑移力学性能试验

为探讨钢管混凝土界面抗剪粘结滑移性能,研究钢管混凝土界面应力分布规律,确定界面抗剪粘结应力和粘结滑移本构关系,进行了方、圆钢管混凝土试件的纵向抗剪粘结性能试验研究,试验结果表明:钢管纵向应变沿长度方向基本成呈三角形分布,粘结应力沿钢管混凝土界面均匀分布;方、圆钢管混凝土界面粘结—滑移曲线具有相似的变化规律,圆钢管混凝土界面抗剪粘结强度较方钢管混凝土要大,基于试验结果,提出了平均粘结应力和相对滑移的本构关系。分析比较了钢管混凝土界面粘接性能的主要影响因素,粘结强度受混凝土强度的影响不明显;随混凝土龄期的增大而略有增大;随钢管长径比的增大而增大;随钢管径厚比(宽厚比)的增大而减小。     

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.     

圆钢管混凝土短柱局压力学性能研究

进行了12个圆钢管混凝土短柱局压试验,探讨混凝土强度等级、局压面积比对钢管混凝土短柱局压极限承载力的影响.试验结果表明,混凝土强度等级提高,极限承载力增大而延性降低;局压面积比减小,则承载力越高延性越低.采用合理的材料本构关系,利用ABAQUS有限元软件建立圆钢管混凝土短柱局压的壳-实体三维有限元模型,在试验验证的基础之上,利用ABAQUS软件及相应的有限元模型探讨局压面积比、含钢率、钢材强度和混凝土强度对短柱局压极限承载力的影响.通过拟合分析提出圆钢管混凝土短柱局压极限承载力的实用计算公式,将该计算公式、有限元计算值、其他学者提出的计算公式与笔者试验及其他学者共47组圆钢管混凝土短柱局压试验资料进行对比,分析结果表明,笔者提出的公式计算结果与试验结果相比具有较高的精度.     

基于统一强度理论的多室T形钢管混凝土短柱轴压承载力

为研究多室T形钢管混凝土柱的轴压性能,将多室T形钢管混凝土柱等效成两个正方形和一个矩形钢管混凝土柱,对于矩形钢管混凝土柱,考虑长边和短边对核心混凝土的不同约束作用,将矩形钢管对核心混凝土产生的约束力等效成圆钢管对核心混凝土产生的均匀约束力,并引入混凝土折减系数。对于等效成圆钢管后直径小于100 mm的小尺寸方钢管混凝土柱,假定混凝土折减系数为1。利用统一强度理论分别求出两种钢管内部核心混凝土轴压强度,将钢管部分轴压承载力和两种钢管内部核心混凝土轴压承载力进行相加,得出整体的轴压承载力。计算结果与试验结果吻合较好,说明所建立的理论公式可以精确地计算多室T形钢管混凝土短柱的轴压承载力。     

格构式钢管混凝土风力发电塔架设计

针对格构式钢管混凝土组合结构塔架在风力发电中应用问题,结合钢管混凝土统一理论,采用有限元法,借助于ANSYS有限元软件,对钢管混凝土立柱的稳定性、格构式钢管混凝土塔架静强度进行了分析.结果表明:圆钢管混凝土立柱的稳定性优于薄壁钢管立柱;格构式钢管混凝土形式塔架能够满足风机塔架强度要求,但格构式塔架最大应力处于塔架迎风或背风一侧的某一高度,因该高度的弯矩比较大,构件连接节点部位出现了较大应力集中,对此高度组合材料的含钢率应适当加大.该结果对格构式钢管混凝土组合结构塔架的总体设计有一定的参考价值.