脱空率对偏心受压钢管混凝土力学性能影响研究

对12个脱空钢管混凝土短柱进行了脱空侧偏心受压的极限承载力试验,试验参数为脱空率,研究在一定偏心率下,脱空钢管混凝土短柱力学性能。试验结果表明,脱空率对钢管混凝土偏压构件受力性能与承载力均有影响,随着脱空率的增大,钢管对核心混凝土的套箍作用不断削弱,构件的极限承载力也明显下降,但比脱空的轴心受压钢管混凝土极限承载力折减要少。     

脱空钢管混凝土短柱偏心受压破坏形态试验研究

对脱空率为0～1.24%、外径为168 mm、壁厚为5 mm、长为500 mm、内填C50混凝土的钢管混凝土短柱进行偏心受压试验.试验结果表明:短柱承载能力和破坏形态与脱空率和加载位置密切相关,脱空率越大,短柱承载能力下降越多、偏心侧的挠度越大;在脱空侧偏心加载时,脱空侧钢管出现凹陷,如脱空率较小,脱空钢管凹陷至混凝土断面,钢管壁局部凹陷使构件产生缺陷,导致构件承载能力降低;若脱空率较大,脱空钢管未凹陷至混凝土断面,构件因脱空处的混凝土破坏而整体承载能力下降;在非脱空侧偏心加载时,则未观测到脱空侧钢管凹陷.研究成果可为相关工程设计提供参考.     

基于诱导振动的钢管混凝土脱空无损检测技术的研究及应用

由于钢管混凝土具有强度高、耐疲劳等特点,在桥梁工程中得到了广泛应用。钢管混凝土在施工或运行过程中,因混凝土材料配比、环境等多方面因素影响,导致钢管混凝土脱空现象普遍存在。通过对比现有钢管混凝土脱空检测方法,在敲击法的基础上提出了基于诱导振动法的钢管混凝土脱空检测技术。并深入分析敲击力度等方面对该方法的影响,同时利用该方法对钢管混凝土桥梁进行现场测试,并对测试结果进行破损验证,验证结果与测试结果吻合度高。通过现场对该方法进行工程检测应用,说明该方法能够准确测试钢管混凝土的脱空。为钢管混凝土脱空提供新的可靠测试方法,为钢管混凝土结构的补修加固方案提供可靠依据。     

基于热传导理论的钢管混凝土拱肋界面脱空的定性识别

针对钢管混凝土拱肋的界面脱空损伤对拱桥承载力的影响,以及现有检测方法的不足,提出了一种新的钢管混凝土界面脱空的无损检测方法。该方法以外壁分布式测温为基础,利用钢管、混凝土、空气三种材料的温度特性的不同确定脱空是否存在及脱空的位置．通过数值模拟与试验结果的互相对比,验证该方法的有效性与可行性．     

轴对称变温下钢管混凝土平面应变问题解析解

为建立钢管混凝土膨胀性能设计目标,应用热弹性力学理论,推导得到了轴对称变温作用下钢管混凝土平面应变问题解析解,并进行了有限元分析;计算得到了钢管混凝土界面脱空间隙理论值、钢管膨胀混凝土的限制膨胀率与自由膨胀率的完全数学关系以及钢管混凝土自应力与自由膨胀率的理论关系;提出并推导得到了钢管混凝土自由膨胀率＂可行域＂.结果表明：理论解析解与有限元分析结果基本一致,验证了解析解的正确性.     

脱空后钢管混凝土拱桥的受力性能分析

针对钢管混凝土拱肋普遍存在的核心混凝土脱空问题,以一座哑铃型钢管混凝土拱桥为研究背景,利用Midas Civil施工联合截面功能,建立全桥的有限元模型,分析了拱肋脱空比、截面脱空率、含钢率等因素对拱桥的受力性能的影响.结果表明:脱空比和脱空率对拱肋的应力和挠度影响较小,含钢率对脱空后的拱桥的影响较大,施工中应严格控制核心混凝土的密实度,防止脱空现象的发生.     

钢管混凝土界面粘结滑移性能

钢管混凝土界面粘结滑移性能的研究对于完善钢管混凝土设计理论和有限元分析模型具有重要意义。对钢管混凝土界面粘结滑移特点和研究现状进行了阐述,介绍了推出和推离两种试验研究方法以及国内外采用两种方法对钢管混凝土界面粘结强度的试验研究成果,总结比较了混凝土强度、钢管截面形状、钢管内表面状况及钢管混凝土构件受力状态对粘结强度的影响。针对钢管混凝土粘结滑移研究中存在的问题,着重分析了混凝土强度、收缩徐变、温度及构件受力状态等影响,并提出了钢管混凝土界面抗剪粘结力的组成、构件复杂受力状态下粘结性能、粘结滑移本构关系等需进一步研究的内容。     

微膨胀钢管混凝土膨胀性能与极限承载力试验研究

以膨胀剂掺量为参数,对微膨胀钢管混凝土试件进行膨胀性能和极限承载力的试验研究.试验结果表明,混凝土由于膨胀剂的加入,补偿收缩效果明显,能够产生自应力防止脱空现象的发生;同时在钢管的紧箍力下,核心混凝土处于3向受压状态,能与钢管协同工作,从而提高钢管混凝土构件的极限承载力.通过对理论计算值和试验实测值的比较,钢管膨胀混凝土承载力不宜用钢管混凝土承载力公式进行计算,容易造成材料浪费.     

基于加速度传感器钢管混凝土拱肋界面脱空的定性识别

论述了拱肋混凝土和钢管的脱空会导致钢管混凝土拱桥承载力降低,同时界面脱空的位置和程度是无法通过外观检查确定,因而存在很大的隐患．现役几百座钢管混凝土拱桥尚无有效界面脱空监测技术．通过以界面脱空处的钢管局部振动为对象,采用振动测试方法,以分布式加速度传感器列阵采集信号,对界面脱空进行定性识别．     

方钢管混凝土的力学性能研究

由于钢管混凝土中钢管对核心混凝土的套箍作用,使混凝土的受力状态由单向受压变为三向受压,从而使混凝土的抗压强度得到了极大提高,塑性性能大为改善.本文阐述了方钢管混凝土轴压短柱极限强度计算方法,及方钢管混凝土纯弯构件、压弯构件的力学性能,并简单列举了方钢管混凝土基本构件承载力设计方法.     

带脱空的钢管混凝土短柱受剪性能有限元分析

基于合理的材料本构模型和边界条件,考虑外钢管与核心混凝土之间的组合作用,建立带脱空的钢管混凝土(CFST)短柱在压剪受力状态下的有限元分析模型(FEM).研究脱空率、剪跨比和轴压比对试件受剪性能的影响,提出考虑脱空率及轴压比影响的带脱空钢管混凝土受剪承载力简化计算模型.结果表明:脱空削弱了CFST柱在弹塑性工作阶段的受剪性能,且降低了其抗剪承载力;随着剪跨比增加,脱空对试件在纯剪及压剪作用下的抗剪承载力影响降低;当脱空率小于0.2%时,随着轴压比的增加,试件抗剪承载力线性增长.     

矩形钢管混凝土构件纯扭力学性能及设计研究

建立矩形钢管混凝土受扭构件的有限元模型,利用现有试验数据验证了该有限元模型的正确性.利用该模型分析矩形钢管混凝土构件的荷载分配比例、组合效应对钢管和混凝土力学性能的影响规律,以及截面高宽比对矩形钢管混凝土构件刚度、承载力和混凝土抗剪强度的影响规律.基于塑形力学原理和机理分析,提出矩形钢管混凝土构件抗扭承载力的简化设计公式.该公式和现有计算公式的精度得到了81个典型有限元算例和现有试验数据的验证.     

矩形钢管混凝土键连接剪力墙框架柱的力学性能研究

目的研究矩形钢管混凝土键连接装配式混凝土结构框架柱和剪力墙的力学性能,分析不同参数对其影响,为该类结构连接提供设计依据.方法设计了19个采用矩形钢管混凝土键连接的墙柱试件,利用有限元方法模拟各试件在单调荷载加载下的受力过程,分析不同参数对荷载-位移曲线的影响.结果矩形钢管混凝土键连接墙柱的构件与现浇构件相比,延性很高,最大承载力较高,屈服荷载偏低;键的截面高度增加,构件承载力增加,初始刚度增加,延性系数不变;截面宽度增加,承载力增加,初始刚度不变,延性系数减小;键的长度增加,承载力基本不变,初始刚度减小,延性系数增加;混凝土强度对构件的抗剪承载力和初始刚度影响很小;键的纵向间距对构件的荷载-位移曲线几乎没有影响.结论矩形钢管混凝土键的截面高度是影响承载力的主要因素、长度是影响延性的主要因素.     

钢管混凝土哑铃形拱肋设计刚度取值问题研究

各国规范中对钢管混凝土构件刚度的定义存在着差异,因此钢管混凝土截面设计刚度取值的不同将对钢管混凝土哑铃形拱内力、变形和稳定等的计算结果产生影响.本文以一座钢管混凝土哑铃形拱桥的实测资料为基础,通过对目前钢管混凝土截面刚度计算方法的比较分析,对钢管混凝土哑铃形拱桥拱肋设计刚度取值提出了一些建议,可供工程实践参考.     

钢管高钛矿渣砂超高强混凝土短柱轴压力学性能试验研究

高钛矿渣是较好的内养护材料,将其作为细集料制备超高强混凝土灌入钢管,可减小核心混凝土收缩造成的脱黏、脱空,提高钢管超高强混凝土组合结构构件强度。通过10根钢管混凝土短柱轴压测试,研究分析了高钛矿渣砂取代率对钢管高钛矿渣砂超高强混凝土轴压力学性能的影响,结果表明：高钛矿渣砂取代率对钢管混凝土试件的破坏形态、荷载-位移曲线、应力-应变曲线、应力-横向变形系数曲线规律无明显影响,试件均为剪切破坏模式;随着高钛矿渣砂取代率的增加,钢管混凝土试件的承载力与初始刚度随之增加,在取代率为60%时,均达到最大值;由于核心混凝土强度过高,试件含钢率偏小,钢管对核心混凝土约束效应有限,实测承载力小于规范计算承载力。     

CFST构件考虑长期荷载作用的设计荷载计算公式

利用混凝土徐变理论,并考虑混凝土的弹性后效及受四周约束作用的徐变特性,提出一个在长期荷载作用下钢管混凝土（CFST）构件任意形状截面构件的设计荷载计算公式,该公式涉及徐变特征值,钢管和混凝土的弹模比及截面几何特征,偏心等因素,可供编写钢管混凝土构件设计规范及设计人员参考。     

徐变对钢管混凝土偏心受压构件挠度的影响分析

在分析钢管混凝土偏心受压构件的徐变分析的基础上,进一步考虑徐变对偏心受压构件挠度的影响进行了分析,构造了一个计算在徐变过程中,钢管混凝土偏心受压构件挠度的计算公式.应用这个方法计算受徐变影响的构件挠度,得出了一些有价值的结论.     

椭圆钢管混凝土受扭性能及抗扭承载力计算

为研究椭圆钢管混凝土构件的受扭性能和抗扭承载力计算,文章通过ABAQUS建立了椭圆钢管混凝土受扭构件的理论分析模型,开展了椭圆钢管混凝土构件受扭性能的参数分析,研究参数包括钢材强度、混凝土强度、截面含钢率、截面面积和长短轴比,揭示了椭圆钢管混凝土构件在纯扭状态下的受力机理,提出了椭圆钢管混凝土纯扭构件的抗扭承载力简化计算公式。研究结果表明:椭圆钢管混凝土构件的抗扭强度承载力随着钢材强度、截面面积和含钢率的增大而增大;椭圆钢管混凝土构件的扭矩(T)-转角(θ)曲线可分为弹性阶段、弹塑性阶段和塑性强化阶段,表现出良好的塑性性能;提出的椭圆钢管混凝土构件抗扭强度承载力公式可用于椭圆钢管混凝土设计中。     

基于遗传算法的钢管砼构件的优化

针对钢管混凝土设计过程中出现的不必要浪费,应用遗传算法对钢管砼构件进行优化。本文以轴压、纯弯构件为例,应用MATLAB遗传算法工具箱(GAOT)建立构件的优化模型。在满足设计要求前提下,通过选取函数、控制参数取到了有效的优化结果。遗传算法可以不考虑钢管与核心混凝土复杂的相互作用而对钢管砼构件进行优化,并且优化方法可行、可以对以后的优化设计提供必要的参考。     

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.