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.     

内置工字钢圆端形钢管混凝土短柱局压性能的有限元分析

为研究内置工字钢圆端形钢管混凝土短柱局压性能,通过有限元软件ABAQUS进行建模分析,并使用现有试验数据进行验证,验证结果表明有限元模型建立准确。研究考虑工字钢参数为,工字钢放置方向（纵向放置工字钢(ZG)、横向放置工字钢(HG)）、工字钢高度(GD)(25 mm、50 mm、75 mm、100 mm、125 mm)、工字钢宽度(KD)(25 mm、50 mm、75 mm、100 mm、125 mm)、工字钢翼缘厚度(YH)(10 mm、15 mm、20 mm、25 mm、30 mm)、工字钢腹板厚度(FH)(10 mm、15 mm、20 mm、25 mm、30 mm)。结果表明当含钢率小于34%时,ZG-FH参数变化对局压承载力影响较大,当含钢率大于34%时,HG-YH参数变化对局压承载力影响较大,对比工字钢高度与工字钢宽度变化对局压承载力的影响,ZG-KD参数变化对局压承载力影响较大。同时提出局压承载力计算公式,经过本文模拟结果验证,计算公式得出承载力误差位于0.9 - 1.1,计算结果较为准确。     

活性粉末混凝土局压承载力试验与分析

为了建立活性粉末混凝土(RPC)局部受压承载力计算方法,对48个RPC棱柱体试件进行了轴心局部受压试验,考察了活性粉末混凝土强度和局压面积比对其局部受压性能的影响.试验结果表明:RPC强度等级对局压强度提高系数影响较小;局压强度提高系数随局压面积比的增大而增大;在局压面积比相同时,RPC局压强度提高系数较高强混凝土低.基于试验结果分别提出了素RPC和掺加钢纤维RPC局压承载力的两类计算模式,可供相关设计标准修订时参考.     

两种钢管混凝土轴压短柱有限元模型的比较

有限元软件ABAQUS由于其强大的非线性功能,被广泛用于钢管混凝土构件的设计和研究中,研究者们还建议了多种适合该软件使用的钢管混凝土轴压短柱的有限元模型.分析了现有的340个钢管混凝土轴压短柱的试验数据,基于这个数据库对现有的两个常用钢管混凝土轴压短柱的有限元模型进行验证,以明确两种有限元模型的适用范围,为设计和研究该类构件提供有益参考.     

方钢管钢骨混凝土轴压短柱极限承载力计算

为了进一步探讨方钢管钢骨混凝土轴心受压短柱极限承载力计算方法,在修正的方钢管钢骨混凝土混凝土本构模型基础上,采用有限元法建立了轴压短柱的计算模型,通过模型计算了载荷-轴向变形关系曲线,并与相关文献的试验曲线进行了对比,计算曲线与相关试验曲线吻合较好。通过对计算结果的回归分析,得出了实用的轴压承载力计算公式,利用该公式可进行方钢管钢骨混凝土轴压短柱的极限承载力进行预测。     

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。     

T形钢管混凝土短柱轴压试验

进行了6根普通构造T形钢管混凝土轴压短柱的试验研究,以考察无加劲措施T形钢管混凝土柱的变形特征、破坏模式和承载能力.试验的主要参数有管壁宽厚比、截面高宽比.试验结果表明,由于T形钢管混凝土柱的核心混凝土延缓了钢管的局部屈曲,尽管该组合构件承载力不能得到有效提高,但延性却得到相当改善;阳角钢管对混凝土提供了较强的约束,而由于钢板与混凝土的分离,阴角钢管几乎不能约束混凝土;T形钢管混凝土柱的破坏形态主要为钢管鼓曲及此部位及阴角区域混凝土压碎破坏;管壁宽厚比越小,初始鼓曲发生越晚,钢管对混凝土的约束效应越强,承载力越高、延性越好.最后采用现有规范或规程的计算公式对试件轴压承载力进行了计算,并对不同计算方法的适用性进行了探讨.     

方钢管-木-混凝土中长柱轴压性能有限元分析

目的 为降低混凝土用量、减轻结构自重,将强度高、自重轻的木材内置于钢管混凝土柱中,形成新型方钢管-木-混凝土组合柱。方法 采用有限元分析软件ABAQUS建立方钢管-木-混凝土中长柱精细化模型,基于典型构件,分析其破坏机理及不同参数变化对构件轴压力学性能的影响规律。结果 受力全过程中,钢管承担大部分荷载,组合柱承载力随钢材强度增加而显著提升;混凝土强度提升对承载力无显著影响;随着长细比的增大,构件破坏模态由轴压破坏逐渐转变为压弯破坏,承载力降低;木材最佳配置率为28.4%,延性是同尺寸钢管混凝土柱的1.42倍。结论 木材可显著提高方钢管-木-混凝土中长柱的延性,减轻结构自重。     

型钢增强型钢管混凝土柱的轴压承载力计算

依据钢管混凝土的统一理论,将型钢增强的钢管混凝土组合柱的研究成果推广应用到此类组合柱的轴压强度计算中.文中分析了型钢增强型钢管混凝土组合柱轴压受力机理,考虑不同内外钢管和型钢的截面形式,提出采用组合柱等效套箍系数计算组合柱的轴压强度.计算结果分别与文献试验数据进行对比,数据吻合较好,表明可以用统一理论方法计算型钢增强型钢管混凝土组合柱的轴压承载力,为该组合柱承载力设计计算提供了一种新的理论方法.     

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。     

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.     

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.     

局部环向变厚度方钢管混凝土柱偏压力学性能研究

针对海洋环境中飞溅区造成的钢管混凝土柱局部环向腐蚀现象,采用机械削减方式模拟钢管壁厚局部环向腐蚀,进行了7个方钢管混凝土柱偏压试验,揭示了削弱率和偏心率对其偏压承载力的影响,并通过数值模拟对削弱率进行拓展分析.提出了基于削弱率的偏压承载力降低系数,代入中、美规范进行偏压承载力计算.结果表明：钢管的局部环向变厚度严重削弱了方钢管混凝土柱的偏压承载力和侧向挠曲能力;较大的加载偏心率也降低了其偏压承载力,但增大了其侧向挠曲能力.引入偏压承载力降低系数后,根据中、美规范计算得到的偏压承载力与试验值均吻合较好;相比于我国规范,美国规范在计算偏压承载力时相对更加保守.     

轴心受压配筋方钢管混凝土短柱承载能力的试验研究

通过15根方形截面配筋钢管混凝土轴心受压短柱的试验研究,选择约束效应系数和钢筋的配筋率等为基本参数,探讨了配筋率对钢管混凝土轴心受压构件受力性能的影响。研究结果表明：1）在核心混凝土中加入钢筋对于提高短柱的承载力不是非常明显,但能提高短柱的延性,在一定程度上延缓或抑制混凝土中剪切斜裂缝的开展;2）当约束效应系数较小时,配筋靠近边缘对提高方钢管混凝土的承载力更有效;3）当约束效应系数较大时,配筋靠近中央对提高方钢管混凝土的承载力更有效。     

轴压作用下钢管混凝土抛物线拱弹性稳定性能分析及设计方法

钢管混凝土拱具有自重小、承载力高、施工简便等优点,在桥梁工程、隧道支护及渡槽结构中得到广泛应用.随着钢管混凝土拱跨度的不断增加,其平面内稳定问题日益突出.现行规范或规程基于经典弹性稳定理论,采用等效梁柱法计算了其平面内的稳定承载力,但未考虑矢跨比对稳定承载力的影响.采用ABAQUS软件建立钢管混凝土抛物线拱有限元模型,...     

圆钢管再生混凝土轴压短柱承载力试验研究

参照普通混凝土配合比设计方法,按照再生粗骨料掺入量0、25%、50%、75%和100%制作了长径比为4.0、径厚比为20.75的共五组15个试件,进行轴心受压试验,研究不同再生粗骨料取代率对圆钢管再生混凝土短柱承载能力的影响。结果表明:钢管再生混凝土柱的轴压破坏形态与钢管普通混凝土柱相似,钢管再生混凝土柱的实测弹性极限荷载比钢管普通混凝土柱低,且随再生粗骨料取代率的增加而降低,和再生粗骨料取代率成反比关系。在掺入量合适的情况下,圆钢管再生混凝土柱应用实际是可行的。     

方形设肋薄壁钢管轻质混凝土短柱轴压承载性能的有限元分析

本文采用ABAQUS有限元程序,对冷弯薄壁方钢管轻质混凝土短柱进行非线性有限元分析,计算和分析了冷弯薄壁方形钢管轻质混凝土短柱轴压时的荷载-位移全过程关系曲线。研究表明,设加劲肋能有效改善冷弯薄壁方钢管轻质混凝土短柱的承载能力。同时,研究了设肋方式、钢材强度、混凝土强度和钢管厚度对冷弯薄壁方钢管轻质混凝土短柱承载性能的影响。     

无屈服台阶钢管混凝土(CFST)四肢格构柱轴压试验

为了对无屈服台阶钢管混凝土(CFST)四肢格构柱构件的变形及受力特征进行分析,进行了2根无屈服台阶钢管混凝土(CFST)四肢格构柱的轴压试验.该试验在5 000 kN压力试验机上进行.试验结果表明:无屈服台阶钢管混凝土(CFST)轴压四肢格构柱破坏形态为剪切破坏.其破坏前有较明显的征兆,属于延性破坏范畴;轴压四肢格构柱轴压破坏时多处肢柱部位被拉裂,这些部位都位于缀管与肢柱的焊接连接处,由此判断这些部位为构件的薄弱部位.在整个受压过程中斜缀管和平缀管的受力都较小且都处在弹性阶段,说明缀管的用量可能偏大,应该对缀管的用量进行优化.     

钢管混凝土拱桥的稳定性分析

简要地介绍了钢管混凝土拱桥稳定性分析的两种方法：线性屈曲和非线性屈曲。以一座钢管混凝土提篮拱桥为例,采用Midas／civil有限元程序,建立了该桥的空间有限元模型,分4种工况对该桥作了线性屈曲分析,本文计算结果对了解该桥及同类钢管混凝土拱桥的稳定性有较大的参考价值。