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。     

复合材料管-钢管约束混凝土组合柱的轴压性能

通过纤维增强复合材料(FRP)管-钢管约束混凝土组合柱的轴压试验,分析组合柱的受力特点、破坏形态、本构关系和承载力。结果表明:在荷载作用初期,FRP管的约束作用较小;在荷载作用后期,FRP管的环向应力增长较快,故以FRP管的环向断裂作为承载力极限状态指标。将现有理论计算模型与试验所得受约束混凝土的应力-应变关系进行对比,发现空心构件极限应变的理论计算误差较大,而实心构件吻合较好。最后提出了一种可用于确定实心组合柱极限承载力的简化计算方法,理论计算结果与试验值符合较好。     

CFRP钢管混凝土核心轴压短柱静力性能研究

为了了解CFRP钢管混凝土核心轴压短柱的静力性能，对8根CFRP钢管混凝土核心轴压短柱和用于对比的4根钢管混凝土核心轴压短柱进行静力试验，分析此类构件的载荷—纵向应变关系，并初步探讨约束效应系数对此类构件承载力的影响。研究结果表明，由于CFRP的存在，试件在屈服之后，承载力并不马上下降，而变形却经历一段持续增长：在其他条件相同的情况下。ξcf或ξs越大，CFRP钢管混凝土核心轴压短柱的承载力越大，且承载力的增长与ξcf或ξs的增加基本呈线性关系，但约束效应系数的增加对提高CFRP钢管混凝土核心轴压短样承载力的效果并不显著。     

FRP约束方钢管混凝土短柱轴压性能研究

通过对8个不同FRP材料(碳纤维、玻璃纤维和玄武岩纤维)约束的钢管混凝土方柱的轴压试验研究,揭示此类构件的受力机理与破坏形态,探讨不同FRP约束材料对约束方钢管混凝土的轴向力学性能的影响.试验结果表明,碳纤维约束试件强度和延性提高最为明显. FRP材料的约束强度越大,约束钢管混凝土的轴向承载力越高并且延性越好.在相同约束强度下,玄武岩纤维约束试件的延性优于玻璃纤维约束试件.针对FRP约束钢管混凝土方柱,提出了承载力计算公式.与本试验和其他学者试验结果对比显示,该公式计算结果与试验值吻合良好.     

新型钢管混凝土柱-平板节点轴压性能研究(Ⅱ)——承载力计算公式及构造要点

对节点区柱钢管不连通式钢管混凝土柱－平板节点在轴压下节点核心区的受力特点进行了分析，提出了一条适合于工程应用的节点轴压承载力计算公式，该公式偏于安全地评价了试验结果。文中还对该节点在工程上应用时的构造措施和施工要点进行了探讨，为工程实践提供了参考。     

核心高强钢管混凝土组合柱轴压承载力计算新方法

在分析核心钢管混凝土组合柱受力机理的基础上,针对核心钢管混凝土组合柱管内混凝土与管外混凝土约束效应的不同,同时考虑圆形截面和方形截面对钢管外混凝土的影响,提出了一种核心钢管混凝土组合柱轴压承载力计算的新方法.应用该方法对16根核心钢管混凝土组合柱试件的轴压承载力进行计算,并与现有方法进行比较,结果表明:所提出的方法优于现有方法,其计算结果与试验结果吻合良好,能较为合理地评估核心钢管混凝土组合柱的轴压承载力.     

内置高强钢管的圆钢管混凝土柱轴压性能试验研究

开展了12根内置高强钢管的圆钢管混凝土柱的轴压试验,考察了内钢管屈服强度、内外钢管净距、内钢管取钢率、废旧混凝土块体取代率等因素对柱轴压性能的影响。研究表明:在总用钢量基本不变的情况下,通过适当减薄外钢管并在其内部设置高强内钢管,可使圆钢管混凝土柱的轴压承载力明显提高,同时柱的初始刚度也有所提高;适当增大内外钢管净距,可使柱的轴压承载力进一步增大;内钢管取钢率的改变以及废旧混凝土块体的采用,对该类柱的轴压行为影响不大;针对该类柱提出的改进的轴压承载力计算方法具有很好的预测精度。     

圆端形钢管内约束混凝土轴压短柱的力学性能

为改善圆端形钢管混凝土(CFRT)柱的力学性能,采取在钢管内部焊接拉筋的方式来提高对核心混凝土的约束效果,并采用ABAQUS对4种不同约束方式的圆端形钢管内约束混凝土(SCFRT)轴压短柱进行三维实体有限元分析,发现双向均匀对拉箍筋为最佳约束方式.最后,对2根圆端形钢管混凝土轴压短柱及2根双向均匀对拉约束方式的圆端形拉筋约束混凝土轴压短柱进行了试验研究,结果显示试验结果与数值模拟结果吻合较好,验证了双向均匀对拉约束方式的合理性.     

钢管再生混凝土短柱轴压力学性能试验

对5个钢管再生混凝土轴压短柱和1个普通钢管混凝土轴压短柱进行试验研究,比较钢管再生混凝土与普通钢管混凝土的破坏模式、荷载-变形关系和承载力关系,分析再生骨料取代率、矿物掺合料和钢纤维对钢管再生混凝土性能的影响.结果表明,钢管再生混凝土轴压短柱与普通钢管混凝土轴压短柱的破坏模式和受力过程基本相同;随着再生骨料取代率的增大,核心混凝土强度降低,变形增大,需要更大的约束效应约束核心混凝土,可以掺入硅粉、粉煤灰等矿物掺合料以及钢纤维来提高钢管再生混凝土轴压短柱的性能.根据现有相关规程对钢管再生混凝土的极限承载力进行计算,得到各规程在计算钢管再生混凝土极限承载力时的适用性.     

椭圆钢管混凝土中、长柱轴压性能研究

为了研究椭圆钢管混凝土中、长柱的轴压性能,文章通过ABAQUS有限元程序建立了轴压作用下椭圆钢管混凝土中、长柱的理论力学模型,考虑了核心混凝土与钢管之间的复杂接触问题、初始缺陷、椭圆特征、屈曲模态及材料非线性;试验结果验证了理论分析模型的准确性;开展了轴压作用下椭圆钢管混凝土中、长柱力学性能的参数分析,研究参数包括混凝土强度、钢材强度、径厚比、长短轴比、截面面积及长细比等,对轴压承载力、刚度及变形能力的影响进行了分析,揭示了椭圆形钢管混凝土中、长柱的破坏模式。研究结果表明:椭圆形钢管混凝土中、长柱的破坏模式包括柱半高以上反弯点破坏和柱半高反弯点破坏;椭圆钢管混凝土中、长柱承载力随着混凝土强度、径厚比及截面面积的增大而增大,随着长短轴比的减小而增大;其弹性刚度随着混凝土强度、径厚比及截面面积的增大而增大,随着长短轴比和长细比的减小而增大;影响椭圆钢管混凝土长柱的主要因素是长细比。研究结果可为椭圆钢管混凝土中、长柱在实际工程中的应用提供依据。     

不锈钢管约束混凝土短柱轴压性能试验

为研究混凝土在不锈钢侧向约束下的受压力学性能,开展不锈钢圆管约束混凝土短柱的轴压试验研究.在试验中,设置素混凝土短柱和碳素钢管约束混凝土短柱作为对比,主要研究参数为加载边界条件和不锈钢管壁厚.试验结果表明:素混凝土短柱出现沿竖向劈裂破坏,破坏前变形较小;其余约束混凝土短柱均呈现较好的变形能力,破坏表现为钢管外屈及相应位置混凝土压溃破坏;在圆不锈钢管约束下,混凝土短柱的轴压承载力和变形能力均得到显著提升;不锈钢管混凝土短柱的初始刚度大于不锈钢约束混凝土短柱;随着不锈钢管壁厚的增大,约束混凝土短柱的轴压承载力近似呈线性增长;采用不锈钢管约束混凝土的承载力高于采用相近屈服强度的碳素钢管约束混凝土.     

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...     

方钢管约束轻骨料混凝土轴压短柱的力学性能研究

为研究在轴心受压状态下,方钢管约束轻骨料混凝土轴压短柱的破坏模式和力学性能,在此对4组8个方钢管约束轻骨料混凝土轴压短柱试件进行了试验研究。试验结果表明：方钢管能够有效改善轻骨料混凝土的脆性特征,使其具有较好的延性;宽厚比（B/t）与配置纵向钢筋对提高试件极限承载力较混凝土强度的影响大,而混凝土强度的提高对改善试件极限承载力作用较小。基于验证的有限元模型,分析宽厚比（B/t）、混凝土强度对混凝土强度提高系数（Kc）的影响规律,得出B/t对Kc的影响较混凝土强度对Kc的影响大,且与试验结果相吻合。     

多腔钢管再生混凝土叠合短柱轴压性能分析

为了研究多腔钢管再生混凝土叠合短柱轴压性能,设计了一种多腔钢管再生混凝土叠合短柱,应用ABAQUS对多腔钢管再生混凝土叠合短柱在轴向压力下的破坏模态、荷载位移曲线、受力过程、相互作用和轴压性能退化等性能进行了研究.结果表明:在轴压荷载下,多腔钢管再生混凝土叠合短柱弹性范围较长,极限承载力高,延性和刚度较好.受力过程中,多腔钢管再生混凝土叠合短柱的钢筋再生混凝土部分和钢管再生混凝土部分受力协同,钢管与核心再生混凝土之间的接触应力和钢管与外部钢筋再生混凝土之间的接触应力均集中在四个边角处和短边处,长边处的接触应力不明显.多腔钢管再生混凝土叠合短柱在轴压荷载作用下,能保持较好的延性、耗能能力和刚度.     

基于轴压试验的钢骨钢管混凝土柱力学性能研究

极限承载力是衡量钢骨钢管混凝土柱等建筑结构构件最基本的力学性能指标.以钢骨钢管混凝土柱的钢管壁厚、钢骨截面面积、混凝土的抗压强度等为主要变化参数,进行了6根短柱的轴压试验,分析了混凝土柱在轴心压力下的宏观变形特征、破坏机理,并研究了影响混凝土柱极限承载力的主要因素,从而为钢骨钢管混凝土柱性能的进一步深入研究提供参考依据.     

寒区方高强钢管-混凝土组合柱轴压性能研究

寒区土木工程设施建设为组合结构的应用提供了发展空间.本文为研究方高强钢管-混凝土组合柱的低温轴压性能,开展了寒区低温下10个采用Q690、Q960方高强钢管-混凝土组合柱轴压试验,揭示了该组合柱低温轴压下的破坏形态、荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、极限抗压承载力以及延性等力学性能,分析了低温、钢管壁厚、及钢管强度等参数对该组合柱轴压性能影响.试验结果表明:低温环境下方高强钢管-混凝土组合柱破坏形态为钢管局部屈曲、混凝土压碎及钢管角部焊缝开裂.低温下方高强钢管-混凝土组合柱荷载-位移曲线与其常温曲线相似,包括线性、非线性和衰退阶段.在构件达到峰值承载力时发生混凝土压碎;在荷载-位移曲线衰退阶段,高强钢管发生局部屈曲以及角部焊缝开裂.低温水平对高强钢管-混凝土组合柱极限抗压承载力及刚度均有改善,但削弱其延性.增加高强钢管壁厚及提高钢管材料强度可改善方高强钢管-混凝土组合柱低温轴压性能.该研究构建了考虑低温影响的方高强钢管-混凝土非线性有限元数值分析模型.验证结果表明该有限元模型可较好地模拟高强钢管-混凝土组合柱的低温轴压性能.最后,该研究基于国内外规范计算公式对比分析了高强钢管-混凝土短柱...     

八边形钢管混凝土短柱轴压力学性能研究

建立八边形钢管混凝土轴压短柱的有限元模型,并基于现有的试验数据验证了该模型的正确性.利用该模型分析应力、应变和约束力的分布规律.基于72个典型算例和现有的简化公式,提出八边形钢管混凝土轴压短柱的强度设计公式.     

火灾后加劲型方钢管混凝土柱轴压力学性能研究

目的 对火灾后加劲型钢管混凝土柱轴压性能及受力全过程工作机理进行研究.方法 通过借助相关文献中的试验进行有限元模型验证后,利用有限元软件ABAQUS对试件变形形态进行分析,研究受火时间、加劲肋厚度以及钢材屈服强度对试件承载力的影响.结果 常温下普通钢管混凝土柱以及火灾前后加劲型钢管混凝土柱在轴向荷载作用下均表现为中部鼓...     

新型钢管混凝土柱-平板节点轴压性能研究(Ⅰ)——试验概况及结果分析

通过两组共15个试件的轴压试验，对节点区柱钢管不连通式钢管混凝土柱－平板节点的轴压性能进行了较为详尽的研究。介绍了试验的概况及主要的试验结果，并对影响该节点轴压承载力的因素进行了探讨，为该节点轴压承载力计算公式的建立提供了基础数据。     

预制钢管超高强石渣混凝土叠合柱的轴压试验

以含钢管率、长径比为试验参数进行了13根试件的轴心受压试验,考察了预制钢管超高强石渣混凝土叠合柱轴压时的破坏形态,比较了钢筋混凝土柱、钢管超高强石渣混凝土柱和预制钢管超高强石渣混凝土叠合柱的轴压性能,分析了长径比、含钢管率对叠合柱受压性能的影响.试验结果表明:在试验参数范围内,叠合柱试件无一例外都是因为箍筋绽开,外层的混凝土退出工作,导致叠合柱失稳破坏,因此为了确保外层的混凝土始终发挥应有的作用,建议采取加密箍筋,延长箍筋的锚固长度等构造措施;叠合柱的轴压性能优于钢筋混凝土柱,叠合柱具有较大的后期承载力和良好的延性性能,其极限应变达到钢筋混凝土柱极限应变的1.86~8.29倍.