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。     

碳纤维增强聚合物-钢管混凝土构件轴压承载力灰熵关联度分析

为进一步研究碳纤维增强聚合物(carbon fiber reinforced polymer,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。     

空间钢构架—钢管混凝土柱受力性能有限元分析

在空间钢构架混凝土柱中埋钢管形成空间钢构架—钢管混凝土柱。为了探索空间钢构架—钢管混凝土柱的受力性能,采用ABAQUS有限元分析软件,建立了空间钢构架—钢管混凝土柱受力性能的非线性有限元分析模型,分析了轴压比、内埋钢管混凝土的套箍指标、外部空间钢构架的角钢肢长、缀条间距、缀条宽度等参数对空间钢构架—钢管混凝土柱受力性能的影响。分析表明:空间钢构架—钢管混凝土柱有很好的延性和较高的承载力,轴压比、外部空间钢构架混凝土的套箍系数和内埋钢管混凝土的套箍指标是影响组合柱延性和承载力的主要因素,轴压比减小、空间钢构架混凝土套箍系数增大和钢管混凝土套箍指标减小都有利于试件承载力的提高。这些结论为空间钢构架—钢管混凝土柱的工程应用提供了技术依据。     

CFRP约束圆钢管高强混凝土短柱轴压试验研究

为研究混凝土强度、径厚比、CFRP(碳纤维增强复合材料)层数及CFRP包裹方式等参数对CFRP约束圆钢管混凝土轴压静力性能的影响,进行了6个圆钢管混凝土短柱和18个CFRP-钢管混凝土短柱的轴压对比试验.研究发现CFRP的约束对圆钢管混凝土承载力有较显著的提升,且承载力的提高幅度随着CFRP的增加而增加.钢管高强、超高强混凝土短柱的破坏形态呈现为剪切破坏,延性较差,CFRP的约束可以改善其延性,且CFRP层数越多延性越好.半包CFRP试件性能接近于全包CFRP试件性能.随径厚比增大,CFRP约束效果下降.若黏结良好,试件失效前,CFRP与钢管能保持协同工作;最后选取了3个经典的CFRP约束钢管混凝土轴压承载力公式进行验算,发现基于CFRP和钢管双重约束的公式能较好地预测其承载力.     

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.     

钢管混凝土核心柱轴压极限承载力

为了研究钢管混凝土核心柱的轴压性能及轴压极限承载能力,以钢管混凝土核心柱中钢管混凝土及矩形箍筋约束混凝土的应力应变关系为基础,结合已有的试验及理论研究成果,将钢管混凝土核心柱轴压破坏过程分为3个阶段,定义了钢管混凝土核心柱的轴压极限状态,并提出了钢管混凝土核心柱轴压极限承载力的计算公式。该计算公式明确反映了箍筋套箍指标对核心柱承载能力的影响。计算结果与试验吻合良好。     

复合钢管混凝土柱轴压承载力的计算

为了研究具有内钢管和型钢增强的复合钢管混凝土柱的承载力,将钢管混凝土统一理论推广应用于复合钢管混凝土柱轴压强度计算中,在分析了复合钢管混凝土柱轴压受力机理的基础上,综合考虑不同内外钢材的截面形式,提出了组合等效套箍系数,应用于复合钢管混凝土柱的轴压强度计算,并将计算结果与文献的试验数据进行了对比。结果表明:可以用统一理论计算复合钢管混凝土柱的轴压承载力;该方法具有形式统一、计算简便、计算精度高的优点。     

高性能CFRP筋混凝土柱的抗震性能

对4根CFRP筋混凝土柱进行低周反复拟静力试验,研究CFRP筋混凝土柱及其经模拟地震损伤修复后的抗震性能,分析试件的柱顶水平荷载与相应位移的滞回曲线、变形性能、耗能性能和刚度退化等特征,给出综合性能评价指标和恢复力模型及其计算方法。研究结果表明:试件具有较强的变形能力和承载能力,轴压比和体积配箍率是影响CFRP筋混凝土柱抗震性能的重要因素;传统的延性系数不能全面反映CFRP筋混凝土柱的抗震性能,综合性能指标能较好地反映轴压比和体积配箍率对CFRP筋混凝土柱抗震性能的影响。     

内埋空间钢构架圆形钢管混凝土柱轴压性能分析

为了改善圆形钢管混凝土柱的受力性能,在圆钢管混凝土中内埋空间钢构架形成一种新型的双约束混凝土组合柱。为了进一步探究这种双约束组合柱的轴压性能,在试验研究的基础上,采用ABAQUS软件建立内埋空间钢构架圆形钢管混凝土轴压短柱非线性有限元模型,其计算值与试验值吻合较好。在此基础上,以影响内埋空间钢构架圆形钢管混凝土短柱轴压性能的因素为参数,对这种新型组合柱的轴压性能进行模拟分析。分析表明:内埋空间钢构架圆钢管混凝土短柱有较高的承载力和变形能力,外部钢管套箍指标和内部空间钢构架的约束影响系数是影响这种新型组合柱轴压性能的主要因素。     

CFRP-钢管-CFRP复合钢管约束海砂混凝土短柱轴压试验

以钢管壁厚、钢管屈服强度、碳纤维增强聚合物(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)层数和位置、混凝土强度等为研究参数,进行19根CFRP-钢管-CFRP复合钢管约束海砂混凝土短柱的轴压试验,分析试件破坏模式、荷载-应变曲线、结构承载力等,并讨论现有算法对承载力计算的适用性.研究结果表明：内外壁CFRP与钢管的组合对核心混凝土有良好的复合约束作用,可大幅提高结构承载力;钢管内外壁张贴CFRP后,其结构破坏模式由剪切破坏变为腰鼓破坏;钢管最先开始屈服,CFRP层数决定纤维布的断裂宽度和分布;荷载-应变曲线在强化阶段呈明显线性上升特性,二次刚度由CFRP层数决定;与外壁张贴CFRP试件相比,内壁张贴CFRP试件的结构承载力更大.     

圆CFRP-钢管混凝土受弯构件弯矩-曲率关系分析

以实验研究和圆CFRP-钢管约束混凝土在轴压力作用下的应力-应变关系为基础,应用纤维模型法模拟了16根圆CFRP-钢管混凝土受弯构件的弯矩-曲率关系。计算值与实验值符合良好,且偏于安全,表明纤维模型法用于分析圆CFRP-钢管混凝土受弯构件是可行的。分析了纵向CFRP层数和长径比对圆CFRP-钢管混凝土受弯构件力学性能的影响。总结了典型的圆CFRP-钢管混凝土受弯构件的弯矩-曲率关系曲线的特点。对于含有纵向CFRP的构件,其曲线可以分为三个阶段:弹性阶段、弹塑性阶段和软化阶段;对于不含有纵向CFRP的构件,其曲线可以分为三个阶段:弹性阶段、弹塑性阶段和塑性增强阶段。该方法也可用于圆钢管混凝土受弯构件的弯矩-曲率关系分析。     

钢骨—T形钢管混凝土中长柱轴心受压试验分析

为研究钢骨—T形钢管混凝土长柱轴心受压力学性能,对16根长细比为16<λ<43的钢骨—T形钢管混凝土柱进行轴心受压试验,研究试件破坏形态和工作机理,得到试件的荷载—纵向位移曲线、荷载—应变曲线以及荷载—挠度曲线。通过分析套箍指标、配骨指标和长细比等参数对试件轴心受压力学性能的影响,以及对比试件极限承载力的试验值和理论计算值,提出钢骨—T形钢管混凝土长柱轴心受压稳定系数计算方法,进而推出极限承载力计算公式。研究结果表明:内置工字型钢骨的T形截面钢管混凝土柱具有较好的延性;钢管、混凝土和钢骨三者能很好地协同工作,改善了核心混凝土的脆性破坏性质,使组合柱的承载力显著提高;所提出的试件极限承载力计算公式可供工程设计参考。     

圆CFRP-钢复合管内填砼构件的受弯性能研究

对16根圆CFRP-钢复合管内填砼受弯构件以及4根圆钢管砼受弯构件开展静力试验并分析实验结果。对于未包裹纵向CFRP的试件,其荷载-跨中挠度曲线类似于对应的圆钢管砼构件的曲线;对于包裹纵向CFRP的构件,其荷载-跨中挠度曲线可以划分为以下几个阶段：弹性阶段、弹塑性阶段和下降段。圆CFRP-钢复合管内填砼受弯构件的延性要好于圆FRP筒内填混凝土受弯构件。对于具有相同钢管约束效应系数的试件。承载力提高率随着纵向CFRP层数的增大而增大。从加载之初直到最大承载力．钢管和CFRP筒在环向和纵向都可以协同工作。纵向受压最大点的环向扣应变最大,纵向受拉最大点的环向压应变最大,纵向受拉最大点的钢管对核心砼没有套箍作用。从加载之初直到大约0．8倍的极限承载力,试件纵向应变沿截面高度的分布基本符合平截面假定。纵向CFRP可以显著提高试件的刚度。     

初应力对钢管混凝土轴压构件受力性能的影响

进行了初应力对钢管混凝土轴压构件受力性能影响的试验研究,提出了有限元计算方法,以初应力度与长细比为参数探讨了有初应力构件的力学性能.分析结果表明,初应力使构件弹塑性阶段提前、弹性极限荷载降低,同时极限荷载推迟出现,构件切线刚度降低.钢管混凝土轴压构件极限承载力随着初应力度的增大而降低,降低幅度随着长细比的增大而增大,但这种降低作用并不显著.     

CFRP钢管混凝土轴压短柱混凝土本构关系

在钢管混凝土基础上对核心混凝土的本构关系进行修正,得出了适用于CFRP钢管混凝土新型构件的核心混凝土本构关系.使用该混凝土的本构关系,利用ANSYS有限元分析软件对CFRP钢管混凝土轴压短柱构件的应力应变关系进行了数值模拟;并作了相应的8根CFRP钢管混凝土和4根钢管混凝土试件的轴压短柱承载力试验研究.数值分析所得曲线与试验所得的曲线吻合良好,证明经过修正的混凝土本构关系是一种适合于CFRP钢管混凝土轴压构件数值分析的混凝土本构关系.     

复式薄壁方钢管混凝土柱的偏压力学性能研究

进行了9根带纵向加劲肋的复式薄壁方钢管混凝土柱的偏压试验.试验结果表明构件的承载力随着偏心距和长细比的增大而下降,但随着核心混凝土强度的提高而提高.基于充分验证的有限元模型,研究复式薄壁方钢管混凝土偏压柱的工作机理,并进行大量的参数分析.研究表明:外钢管的约束主要集中在角部,混凝土承担了大部分荷载,填充核心混凝土可改善组合构件的延性.钢材屈服强度、内钢管混凝土含钢率和径宽比越大,相对轴力-相对弯矩相关曲线的平衡点的横、纵坐标越小;但是随着混凝土强度的增大,相关曲线的平衡点的横、纵坐标均有增大的趋势;随着长细比的增大,轴力-弯矩相关曲线趋近于直线.最终建议了复式薄壁方钢管混凝土偏压柱的承载力简化计算式.     

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。     

内(圆)钢管增强方钢管混凝土偏压柱极限承载力分析数值方法

根据数值积分方法对内（圆）钢管增强的方钢管混凝土偏压弯过程进行了数值模拟,并对其极限承载力进行了计算,在大量试算的基础上,分析了含钢率,偏心距和长细比等因素对极限承载力的影响,最后,将所计算的内（圆）钢管增强的方钢混凝土偏压柱极限承载力的结果与已有的纯方钢管混凝土偏压柱的试验结果进行了对比,表明内（圆）钢管增强效果明显。     

预制钢管超高强石渣混凝土叠合柱的轴压特性研究

分析了预制钢管超高强石渣混凝土叠合柱与钢筋混凝土构件、钢管混凝土构件及非预制钢管混凝土叠合柱相比较的优点.基于实验现象观察的基础上提出计算假设,并以预制钢管超高强石渣混凝土叠合短柱的极限承载力的研究成果为基础,给出了预制钢管超高强石渣混凝土叠合中长柱的承载力计算公式,弥补了《钢管混凝土叠合柱结构技术规程》(CECS188:2005)中未考虑长细比对核心钢管混凝土承载力影响的不足.