内埋型钢混凝土柱的收缩和徐变参数分析

基于有限元软件ANSYS对内埋型钢混凝土柱湿度场分布进行了数值模拟,考虑截面湿度分布采用纤维模型并结合B3预测模型计算构件收缩和徐变效应,对内埋型钢混凝土柱进行参数化分析,探究截面形式、截面尺寸、型钢开闭口面积比、腹板宽度与截面尺寸的比值等参数对构件收缩和徐变效应的影响。结果表明:ANSYS的热分析模块可以较为准确地计算型钢混凝土构件截面的湿度场分布;型钢开闭口面积比、腹板宽度与截面尺寸之比是影响构件收缩和徐变的主要因素,现行预测模型应对此加以考虑。     

薄壁槽型钢-混凝土梁在标准火灾下的温升特性

对薄壁槽型钢-混凝土组合梁在标准火灾下的温度响应及耐火性能进行研究.采用在空间上运用有限单元与在时间上运用有限差分相结合的方法,应用ANSYS热分析程序,对薄壁槽型钢-混凝土构件在火灾下的温度场进行分析与计算.结果表明,在ISO-834标准升温曲线下,组合梁截面的温度分布是不均匀的,单纯地用给定临界温度来判定构件是否失效不合理.此外,填充混凝土能有效改善钢构件的温度场变化规律,在升温前期,填充混凝土的薄壁槽型钢-混凝土组合梁的温度显著低于未填充的型钢梁,降幅达30%~60%.     

单面受火的矩形钢管混凝土柱截面温度场分析

运用有限元分析软件ANSYS建立了单面火灾作用下矩形钢管混凝土柱截面温度场计算模型,并将计算结果与以往试验结果进行对比,理论分析结果与试验结果吻合良好.在此基础上,对单面火灾和四面火灾作用下矩形钢管混凝土柱截面温度分布形式进行了对比分析,分析表明,单面火灾作用下,矩形钢管混凝土柱截面温度整体较低,材料损伤程度较轻,因而有利于提高构件的抗火性能.但截面温度分布呈单轴对称,产生初始挠度与附加偏心距,明显区别于四面火灾作用下构件的耐火性能.在工程常用范围内,分析了升温时间、含钢率、截面宽度、高宽比、保护层种类及厚度等参数对矩形钢管混凝土截面温度场的影响规律.结果表明:升温时间、截面宽度、保护层种类及厚度对矩形钢管混凝土温度场影响较大.温度场研究结果为单面火灾作用下矩形钢管混凝土柱耐火性能分析和抗火设计提供了理论基础.     

内配型钢圆钢管混凝土构件受弯性能分析计算

采用有限元软件ABAQUS建立内配型钢钢管混凝土受弯构件力学模型,借助已有试验验证模型的合理性,在此基础上研究该类构件在弯矩作用下的变形规律、受力过程和破坏模态,分析构件材性、型钢含钢率、型钢截面形式等参数对内配型钢钢管混凝土受弯构件极限承载力及抗弯刚度的影响;引用欧洲规范中组合柱抗弯承载力计算公式进行计算,并将计算结果与已有试验结果及有限元模拟结果进行对比,二者吻合良好,说明欧洲规范中组合柱抗弯承载力计算公式可用于该类构件的设计计算.研究结果可为内配型钢钢管混凝土受弯构件设计提供参考.     

火灾下带肋薄壁方钢管混凝土柱温度场的计算

考虑了水分对混凝土热工参数的影响,采用有限元法编制了计算火灾下带肋薄壁方钢管混凝土柱截面温度场的程序,计算结果得到了以往实验结果的验证.在此基础上,分析了无保护层和带保护层构件截面温度分布的规律.结果表明:纵向加劲肋的存在加快了截面内的热传导,防火涂料保护层的隔热效果明显优于水泥砂浆.此外,考虑水分影响时截面点的升温比不考虑时滞后,对于升温迟缓的区域,最大温差可达到86℃.     

内置不同型钢的钢管混凝土组合构件横向冲击性能

在ABAQUS软件中建立了内置型钢的钢管混凝土组合构件横向冲击数值模型,通过已有横向冲击试验对模型的正确性进行了验证.对比了三种不同内置型钢对钢管混凝土构件横向冲击性能的影响,分析了组合构件冲击过程中的跨中挠度、冲击力和截面弯矩,讨论了型钢参数对构件抗冲击性能的影响.结果表明:内置型钢可以减小钢管混凝土构件在横向冲击荷载作用下的整体变形,提高其抗冲击性能;当型钢含钢率相同时,内置工字形型钢组合构件的抗冲击性能最好;内置型钢的截面形式对组合构件的弯矩分布影响显著;当型钢含钢率一定时,构件的抗冲击能力随着型钢腹板高度的增加逐渐提高,开展的型钢截面形式对抗冲击性能更有利;角钢的分布位置对构件的抗冲击性能有一定影响,构件的抗冲击性能随着型钢含钢率的增加而增强.     

预应力混凝土梁桥火灾损伤分析与评定

为了分析火灾后预应力混凝土梁桥结构损伤,评定灾后桥梁安全性,本文根据应急管理要求,制定了火灾后混凝土梁桥检测评定工作流程,归纳了重点和难点。首先,通过火场调查、混凝土外观检查和烧失量检测,推定构件表面最高温度。然后,采用有限元法分析桥梁构件温度场,并探讨不同温度下混凝土材料性能损伤劣化规律,提出火灾后混凝土构件截面损伤等效代换方法,给出了截面损伤量化公式。最后,结合桥梁静载试验结果,对火灾后预应力混凝土梁桥安全性能进行评定。结果表明:三面受火下混凝土T梁马蹄处温度场成指纹线分布,且温度沿着深度方向成非线性递减,有限元法计算得到的梁体表面温度与外观检查、烧失量推定结果基本一致。当量升温时间为60 min时,混凝土损伤沿表面深度逐渐递减,预应力钢筋工作性能未发生明显改变,火灾对梁体整体刚度影响不大。本文所提出的构件温度场检测分析方法和截面损伤等效计算方法可为类似桥梁火灾后检测评估提供参考。     

高层组合框架-混凝土筒体结构推覆分析

针对高层混合结构中适用于推覆分析的剪力墙单元与型钢混凝土构件塑性铰等问题进行研究,利用三垂直杆元模拟剪力墙,各杆元分别考虑剪力墙轴向、剪切与弯曲变形;根据型钢混凝土构件截面承载力与变形能力,给出了反映截面弯矩与转角关系的型钢混凝土构件塑性铰特性值计算方法;应用MIDAS/GEN软件作为弹塑性分析工具,采用改进的剪力墙单元模型,自定义型钢混凝土构件塑性铰特性值,对30层高混合结构进行推覆分析,并与模型试验结果对比,结果表明：推覆分析所得基底剪力-顶点位移曲线与试验结果较符合,各构件塑性铰分布及状态与模型试验的裂缝分布及破坏模式符合较好,能够反映出混合结构各构件变形和结构整体承载力变化过程.     

SRHSHPC梁受弯性能试验及承载力研究

为了研究型钢高强高性能混凝土(SRHSHPC)梁的正截面承载力,对7榀不同跨度、剪跨比、含钢率及混凝土强度的型钢高强高性能混凝土梁进行了抗弯试验,分析了型钢高强高性能混凝土梁的破坏机理、粘结滑移、截面应力—应变以及荷载—挠度曲线等。试验结果表明:在加载初期,梁截面高度平均应变符合平截面假定,但到后期则不能很好地符合;型钢高强高性能混凝土梁受力过程中,型钢与混凝土界面有可能成为构件破坏的薄弱区而引发构件的不同破坏形态。最后,通过引入粘结滑移影响系数和截面对称性影响系数,提出了型钢高强高性能混凝土梁正截面承载力计算公式,其计算结果和试验结果吻合较好,可为相关设计提供参考。     

实腹式型钢混凝土柱延性系数分析

在平截面假定及对截面应力分布进行合理简化的基础上,依据截面材料的应力-应变关系及构件曲率分布规律,采用现有塑性铰计算模型分别得出各受力阶段实腹式型钢混凝土柱截面组成材料的合力,进而推导出各受力阶段截面曲率、弯矩及挠度的计算公式,建立单调荷载下实腹式型钢混凝土柱曲率及位移延性系数的表达式,同时对其影响参数进行分析.理论计算与试验结果对比表明,曲率及位移延性系数计算值与试验结果吻合良好,说明所提出的方法及推导的实腹式型钢混凝土柱延性系数计算表达式能较好地反映实际情况.     

分散式钢棒混凝土柱非线性数值模拟研究

 针对实腹式型钢混凝土柱施工难度大、造价高的特点,文中基于核心区钢骨含钢量相同的原则给出了一种低工程造价、低施工难度的分散式钢棒核心钢骨混凝土柱,初步试验已验证两种柱的力学性能相近,该论文则是更深入地研究这种新型截面柱的抗震性能。通过考虑材料本构关系的非线性以及P-Δ效应,应用有限元软件（ABAQUS）建立分散式钢棒核心钢骨混凝土柱的非线性有限元模型,开展轴压比、含钢率、混凝土强度以及核心钢棒屈服强度等对分散式钢棒核心钢骨混凝土柱荷载位移曲线、水平极限承载力及延性系数影响的研究,结果表明：分散式钢棒核心钢骨混凝土柱水平极限承载力受轴压比和混凝土强度的影响明显,而含钢率和核心钢棒屈服强度对水平极限承载力影响很小;延性系数是一个比较敏感的指标,受各种因素的影响均较明显。     

高温下钢筋和混凝土强度随机性对柱耐火极限的影响

引入具有不同概率水平的钢筋/混凝土相对高温强度——温度关系,在其他参数一定的情况下,通过大量计算分析,揭示了钢筋/混凝土相对高温强度的随机性对柱耐火极限的影响趋势。研究结果表明：①直接选用钢筋/混凝土相对高温强度随温度变化的均值曲线进行计算,可近似得到柱耐火极限的均值;②钢筋/混凝土相对高温强度的变异系数的变化范围和最大值明显大于柱耐火极限的变异系数;③随着荷载偏心率增加,钢筋相对屈服强度随温度变化的随机性对柱耐火极限的影响不断增强,而混凝土棱柱体相对抗压强度随温度变化的随机性对柱耐火极限的影响却不断减弱;④柱耐火极限服从正态分布。     

火灾后四边简支钢筋混凝土板刚度与挠度试验研究及分析

为研究钢筋混凝土双向板在遭受火灾作用后的承载能力及挠度发展规律,对配筋率及受火时间不同的火灾后钢筋混凝土双向板承载能力进行研究。研究结果表明：火灾作用后,双向板在荷载作用下无混凝土开裂前的弹性阶段,而是直接进入带裂缝工作阶段,且只存在钢筋屈服前的带裂缝工作阶段和钢筋屈服后的破坏阶段;配筋率高的双向板挠度发展较为缓慢,具有更好的抵抗变形的能力,提高配筋率可使得双向板的抗弯刚度增加;随着受火时间的延长,双向板挠度发展加快,挠度曲线更为饱满,表明火灾使得双向板的抗弯刚度削减,挠曲变形也随之增大;以已有的受弯构件刚度的计算方法为基础,结合材料的高温后性能与火灾对双向板承载性能的影响,采用分层划分的方法,推导给出了火灾后钢筋混凝土双向板刚度及挠度计算公式,并与试验对比进行验证。     

火灾下碳纤维布加固钢筋混凝土梁非线性分析

在合理选取混凝土、钢筋及碳纤维布力学性能参数的基础上,建立了带防火保护的碳纤维布加固混凝土梁高温下数值计算模型,应用ANSYS软件编制了碳纤维布加固钢筋混凝土梁火灾下非线性有限元分析程序NFACCB,实现了加固梁火灾下的热力学耦合分析.分析结果表明:采用合理的防火保护,加固梁可以获得较好的耐火性能;防火材料厚度a和火灾载荷比k对加固梁耐火性能有显著影响;纵筋配筋率n、碳纤维布加固量m、防火材料导热系数以及截面尺寸也对火灾下的加固梁挠度产生影响;而加固梁挠度随防火材料的比热和容重的变化不明显.     

高温下混凝土轴压柱的截面极限承载力随机分析

在已有的混凝土和钢筋高温力学性能统计结果基础上,拓展了它们相对高温强度概率模型的温度适用范围;通过在混凝土轴压柱的截面分析中引入2种材料的随机性,探讨了该类柱的截面高温极限承载力的概率特性.研究表明:无论是否考虑材料常温强度的随机性,柱截面高温极限承载力都近似服从正态分布;是否考虑材料常温强度的随机性,对柱截面高温极限承载力均值几乎没有影响,但对其变异系数影响明显;直接选用混凝土和钢筋常温强度以及相对高温强度的均值进行计算,可较好地确定柱截面高温极限承载力的均值.     

X形配筋增强高强钢筋异形柱边节点抗震性能数值模拟

为研究X形配筋增强高强钢筋混凝土异形柱边节点抗震性能,采用Abaqus有限元方法分别模拟不同轴压比、梁筋直径、混凝土强度、钢筋强度试件在低周往复作用下的受力过程。对比分析各试件的承载能力、变形能力、滞回性能和刚度退化。考察各参数对X形配筋增强高强钢筋混凝土异形柱边节点抗震性能的影响。结果表明:轴压比0.28下试件滞回性能最好;梁筋直径的增加可以延缓刚度退化,承载能力、变形能力增强,但滞回性能变差;600 MPa级高强钢筋与C60强度混凝土结合的试件及HRB 500高强钢筋与C50强度混凝土结合的试件抗震性能相对较好。     

钢筋混凝土受弯构件三面受火时非线性分析

采用三维非线性有限元法对钢筋混凝土梁在受火时力学性能进行了描述，钢筋混凝土截面温度场的分布用简化数值法来进行计算，然后将其结果输入到有限元程序中进行时间－温度应力全过程分析。分析了各种参数对混凝土梁在受火时性能的影响。本方法能有效地预测混凝土梁在受火时的承载力及力学性能。     

高温后混凝土和钢筋强度的统计分析

通过对我国有关高温后普通混凝土抗压强度、热轧钢筋屈服强度和预应力钢筋极限强度的大量试验数据进行统计分析,发现在绝大多数情况下他们与各自常温强度之比（注：本文称该类比值为相对残余强度）均符合正态分布。给出了不同温度作用后三类建筑材料相对残余强度的均值和均方差,分别建立了高温后三类建材的相对残余强度均值和具有95%保证率的分位值随温度的定量变化关系。作为火灾后钢筋混凝土结构可靠性评估的基础,积极开展高温后各类建筑材料的力学性能统计分析是十分必要的。     

冷弯型钢夹支薄板剪力墙在竖向荷载作用下抗火性能分析

为了得到冷弯型钢夹支薄板剪力墙的抗火性能,利用有限元软件ABAQUS建立7个夹支薄板剪力墙模型,分析了火灾下剪力墙的温度分布、轴压比、冷弯型钢边柱厚度和竖向加劲肋对墙体抗火性能的影响。研究表明,受火2h时,内嵌钢板温度为墙体最高受火温度的80％,边柱与竖向加劲肋背火面帽形截面腹板处的温度为受火面相应位置温度的1/4。随着轴压比的增大,墙体在火灾下的破坏位置上移,并由整体屈曲向局部屈曲转变。边柱壁厚对墙体的破坏形态与耐火极限有较大影响,建议选取边柱壁厚不小于2.5mm;有加劲肋的墙体可以利用加劲肋平衡钢板;过早屈曲所导致的不均匀拉力,对墙体在遭受火灾时产生的破坏具有一定的延缓作用。墙体发生弯曲的方向与边柱的承载能力有关,墙体发生弯曲时,边柱帽形截面的帽檐首先发生较大屈曲变形,随后全截面发生屈服。