钢骨-钢管混凝土轴压短柱的延性和承载力

为合理分配钢骨-钢管混凝土组合柱的含钢量及充分发挥组合柱的受力性能,采用有限元软件ADINA数值模拟和理论分析的方法分析不同的钢管厚度、钢骨强度和混凝土强度等级对钢骨-钢管混凝土轴压组合短柱的延性性能和承载力的影响.通过分析,对延性约束指标进行了修正,同时基于回归分析建立了组合柱的承载力计算公式.研究结果表明:用ADINA软件模拟组合柱的受力性能是可行的;延性约束指标能够体现出组合柱的延性性能,为合理配置钢管和钢骨的用量提供了参考依据;建立了简洁且与试验数据吻合良好的承载力计算公式.     

GFRP管约束钢骨混凝土组合短柱轴压试验

目的研究GFRP管约束钢骨混凝土组合短柱在轴压荷载作用下的破坏模式和轴压力学性能,以指导工程实际·方法对7根GFRP管约束钢骨混凝土组合短柱进行轴压试验,研究混凝土强度等级、截面含钢率和截面组合形式对组合短柱的破坏模式和轴压力学性能的影响,得到其荷载位移曲线;采用纤维模型法预测荷载轴向应变曲线.结果短柱内部混凝土均呈45。斜剪切破坏,柱脚钢管发生鼓曲;相同含钢率下,内置工字钢短柱比内置钢管短柱破坏更严重,极限承载力更低;短柱的荷载-位移曲线都呈双线性上升,内置钢管使短柱极限承载能力提升1.44～1.96倍,增大钢管截面尺寸对短柱极限承载力的提升效果最明显.结论内置钢管能更有效提高短柱的极限承载力,采用纤维模型法预测荷载轴向应变曲线时,引入环向极限约束面积比系数ξ,使极限承载力预测误差在5%以内,可为GFRP管约束钢骨混凝土组合构件的非线性分析提供参考.     

钢骨-方钢管混凝土偏压短柱力学性能的试验研究

通过6根钢骨-方钢管混凝土组合短柱的偏心受压试验,研究该组合柱的受力性能.试验结果表明:钢骨-方钢管混凝土偏心受压组合短柱试件的破坏是由于方钢管局部出现凸曲而导致承载力的下降而引起的;混凝土的强度、方钢管的宽厚比和钢骨的用量都对组合柱的受力性能有着显著影响;通过截面应变分析,可以近似地认为偏心受压组合柱符合平截面假定.     

钢骨-钢管高强混凝土轴压短柱力学性能和承载力研究

提出了一种重载柱设计的新模式,即钢骨钢管混凝土组合柱.该组合柱是将钢骨插入钢管中,然后内填混凝土形成.通过组合柱的轴心受压试验,研究了钢骨钢管高强混凝土组合轴压短柱的工作机理和特性,讨论了影响这种组合轴压短柱性能的主要因素.并对这种构件进行数值分析;研究结果表明,这种新型组合柱具有较高的承载力和良好的延性.根据试验结果,给出了适用于这种组合轴压短柱的承载力计算公式,其公式计算结果与试验结果、数值计算结果吻合较好.     

钢管-钢骨高强混凝土抗弯承载力理论研究

研究在不同荷载作用和截面布置情况下,钢管-钢骨高强混凝土的破坏模式及抗弯承载力计算方法.根据构件在不同状态下的中和轴位置和3种材料的应力-应变关系,确定了9种破坏模式.考虑到钢管增强了混凝土的约束效应,在已有钢骨高强混凝土的抗弯承载力计算方法的基础上,通过采用极限状态叠加法,推导出对称和非对称组合构件在纯弯状态下的受压区高度和承载力计算公式.计算结果与已有文献数据吻合较好,表明极限状态叠加法可以应用于该种组合构件,并适用于不同截面的配置情况.     

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。     

GFRP管钢骨混凝土轴压短柱承载力研究

GFRP管钢骨混凝土组合柱是一种新型组合构件,由GFRP外管、钢骨和混凝土三部分组成.为研究组合柱的力学性能,进行了5根GFRP管钢骨混凝土组合柱的轴压试验.通过编制程序,以配骨率、GFRP管壁厚度、混凝土强度为主要参数,计算了9个构件,得到其轴向荷载与应变关系曲线.结果表明:组合柱承载力随着配骨率的增加、GFRP管壁厚度的增加及混凝土强度的增加而提高,且变化幅度相对明显.分别采用简单叠加法和统一理论两种计算方法,建立组合柱轴心受压承载力计算公式,理论计算结果与试验结果吻合良好.     

矩形钢管-钢骨高强混凝土梁抗弯承载力计算

为了进一步研究钢管-钢骨高强混凝土构件抗弯承载力极限状态的力学性能,根据中和轴的位置不同,将破坏模式分为多种情况,采用改进的叠加方法计算了矩形钢管-钢骨混凝土受弯构件的正截面承载力,给出了工程中典型的破坏模式,即钢管受压、受拉区均屈服、钢骨受拉区屈服的承载力计算公式.该方法克服了简单叠加法和一般叠加法在计算上的明显缺陷,计算精度较高,得出的承载力计算公式可为工程应用提供理论参考.     

钢管-钢骨混凝土组合短柱轴压承载力研究

为了研究钢管-钢骨混凝土这种新型重载柱的力学性能,基于核心混凝土抗压强度与侧压力之间的非线性关系,分析了组合柱各部分应力状态.采用极限平衡理论建立组合柱截面的力学方程,确定了短柱轴压承载力计算方法;并进一步分析了提高组合柱轴心抗压承载力的主要影响因素,确定了极限状态下各部分应力值与套箍指标之间的关系.计算结果表明,试验值与本文理论计算结果吻合良好;套箍指标和钢管用钢量对提高承载力有显著的贡献,为工程应用提供了重要的理论依据.     

钢骨-圆钢管高强混凝土组合柱偏心受压有限元分析

目的研究钢骨-圆钢管高强混凝土组合柱的偏压力学性能,为工程设计提供相关的参考和建议.方法采用大型通用有限元软件ABAQUS对12根钢骨-圆钢管高强混凝土组合柱偏心受压进行了有限元分析,研究了荷载-变形关系曲线、破坏形态,同时分析了偏心距、配骨指标、长细比和加载方向对于偏心受压组合柱力学性能的影响.结果在整个加载过程中,侧向挠度沿着柱体高度方向的侧向挠曲线基本符合正弦半波曲线;组合柱的偏心受压承载力随偏心率和长细比的增大而急剧下降,随着配骨指标的增大而不断提高,不同加载方向对于组合柱承载力和延性的影响相对较小.结论钢骨-钢管高强混凝土组合柱具有良好的偏心受压力学性能.     

钢骨-钢管高强混凝土偏心受压柱非线性分析

为研究钢骨-钢管高强混凝土偏心受压柱的力学性能,采用ABAQUS有限元软件分析偏心距、长细比、材料强度等因素对压弯柱力学性能的影响,并对数据回归分析以建立承载力公式.结果表明:基于ABAQUS软件所模拟的荷载-变形曲线与试验曲线吻合良好;偏心矩、长细比对偏心受压构件的受力性能影响较大,套箍率影响次之,材料强度和型钢截面形状对其影响相对较小;偏心受压承载力公式计算结果与试验结果吻合良好.     

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.     

钢骨-圆钢管混凝土轴压短柱力学性能分析

为研究钢骨-圆管混凝土轴压短柱的相互作用关系,建立钢骨-圆管混凝土轴压短柱极限承载力计算公式,采用三维有限元法和弹塑性法对钢骨-钢管混凝土轴压短柱的荷载-变形曲线进行分析。采用有限元法分析钢骨-钢管混凝土轴压短柱和钢管混凝土轴压短柱的钢管纵向应力与横向应力、核心混凝土的纵向应力以及钢骨纵向应力的变化。基于极限平衡理论建立钢骨-圆管混凝土轴压短柱承载力计算公式。研究结果表明:由于钢骨对核心混凝土的约束,钢骨屈服后纵向应力略低于其屈服强度;与钢管混凝土相比,由于同时受钢管和型钢的约束,钢骨-钢管混凝土中核心混凝土纵向应力有所增大,钢管屈服后纵向应力降低速率、环向应力增加速率减小,钢管减少了对核心混凝土的约束作用;短柱承载力公式计算结果与有限元计算结果相近,且与试验结果相比,这2种计算结果都偏于安全。     

GFRP管钢骨混凝土构件抗弯承载力分析

GFRP管钢骨混凝土组合构件是由GFRP外管、钢骨和混凝土三部分组成.为研究组合构件的抗弯性能,进行了3根GFRP管钢骨混凝土试件的抗弯试验.采用纤维模型法编制非线性分析程序,以GFRP管壁厚度、混凝土强度、配骨率为主要参数,计算了9个构件,得到其弯矩与曲率关系曲线.结果表明:构件的抗弯承载力随着混凝土强度的增加而增大,随着GFRP管壁厚度的增加而增加,且变化幅度相对明显.采用统一理论方法建立构件抗弯承载力计算公式,并通过试验进行验证,理论计算结果与试验结果吻合良好.     

方钢管-钢骨高强度混凝土组合短柱轴心受压承载力研究

基于极限平衡理论和方钢管-钢骨高强度混凝土组合短柱的工作原理,引入方钢管等效约束折减系数和核心混凝土强度折减系数,将方钢管对混凝土的约束以及混凝土强度等效替换成相应的圆钢管对混凝土的约束以及混凝土强度,对方钢管、核心混凝土与内置钢骨在三向受力的约束效应下的轴压极限承载力进行了分析研究。利用组合短柱的力学平衡方程及屈服条件,推导出了该新型组合短柱在轴心压力作用下的极限承载力理论计算公式,并将该理论公式的计算结果与试验结果进行对比。研究结果表明：理论计算的极限承载力与试验吻合好,该理论计算公式具有较强的适应性,对此类组合短柱在工程实际中的设计计算具有参考价值。     

T形钢管混凝土组合构件抗弯性能

将两根矩形钢管直接焊接形成新型T形钢管混凝土组合构件,进行了8组共16个T形钢管混凝土组合构件的抗弯试验,分析了含钢率、剪跨比、截面尺寸等参数对新型T形钢管混凝土组合构件抗弯性能的影响,比较了新型T形钢管混凝土组合构件和传统T形钢管混凝土组合构件的抗弯性能.运用有限元软件ABAQUS对构件的弯矩-挠度曲线进行了全过程分析.数值分析结果与试验结果符合良好,两者的承载力差值在5%以内.提出了新型T形钢管混凝土组合构件抗弯极限承载力的计算公式,并运用该公式计算了5组试件的弯曲极限承载力,计算结果与试验结果误差最大为14%,结果令人满意.     

FRP管-混凝土-钢管组合短柱轴压性能试验及有限元分析

为了研究FRP管-混凝土-钢管组合短柱的轴压性能,进行了3个实心组合短柱的轴压试验.基于非线性有限元分析软件ANSYS,通过选择合适的单元类型以及材料的本构关系,对实心组合短柱进行了数值仿真分析,并与试验结果进行对比,证明了所采用的非线性有限元分析模型可以较好地模拟实心组合短柱的受力过程.结合已建立的有限元模型,开展了参数的敏感性分析,探讨了FRP管厚度、钢管厚度和强度、核心混凝土强度等参数对实心组合短柱轴压性能的影响.模拟结果表明:FRP管厚度对实心组合短柱的轴压性能有显著影响,钢管厚度和强度对实心组合短柱的影响规律较相似,对第二线性阶段斜率均无影响,其中钢管厚度对实心组合短柱的初始刚度略有影响,核心混凝土强度变化对极限承载力有较大影响.     

钢骨钢管混凝土柱偏心受压力学性能试验

设计了不同偏心率、混凝土强度等级、套箍指标和配骨指标的6根钢骨钢管混凝土短柱试件,详细分析了试件在偏心受压下的破坏过程和破坏特征。试验表明：小偏心钢骨钢管混凝土柱的初始破坏是从近偏心受压侧的钢管受压屈服开始,最终破坏是由于混凝土膨胀引起了钢管局部的屈曲所致。钢骨钢管混凝土柱中的钢骨可以有效的阻止混凝土的剪切斜裂缝,从而提高了钢骨钢管混凝土的延性。在钢管纵向没有达到屈服前,钢骨钢管混凝土柱横截面应变分布呈线性分布,满足平截面假定。上下端铰接的小偏心钢骨钢管混凝土柱的侧向挠度曲线接近于正弦曲线,满足标准柱的假定。随混凝土强度的提高,配骨指标和套箍指标的增加,钢骨钢管混凝土柱的竖向承载力极值均有所提高;但随着偏心距的增加,试件的竖向承载力和延性会显著降低。     

腐蚀后高强钢管混凝土柱轴压性能

为研究不同腐蚀率下钢材力学性能的变化规律,以Q235、Q355和Q460钢材为研究对象,对12组共38个钢材试样进行了中性盐雾腐蚀试验和单轴拉伸试验,并对腐蚀后钢材性能退化规律进行了总结,提出了适用于不同强度等级的腐蚀后钢材强度预测公式。基于提出的腐蚀后钢材强度预测公式和腐蚀后实际壁厚,建立了腐蚀后高强钢管混凝土柱精细化数值分析模型,在与试验结果对比验证的基础上,分析了不同腐蚀率、混凝土强度和长细比等参数对承载力的影响规律,并依据不同规范采用不同计算方法对腐蚀后的高强钢管混凝土柱的承载力公式进行了预测。结果表明：腐蚀率的增大,钢材弹性模量基本保持不变,屈服平台逐渐缩短甚至消失。随着腐蚀率增加,方形截面高强钢管混凝土柱峰值荷载下降速率略大于圆形截面。混凝土强度等级越高,腐蚀后峰值荷载下降幅度越小。长细比增加,腐蚀后方形截面高强钢管混凝土柱峰值荷载对应的位移增加速率略大于圆形截面。使用钢材强度折减叠加壁厚折减的方法,三种规范对腐蚀后高强钢管混凝土柱承载力的预测更为准确,离散性也更小。     

尺寸效应对GFRP管-混凝土-钢管组合柱轴压下力学性能影响的研究

FRP管-混凝土-钢管组合柱(简称DSTC),是一种新型组合结构形式,它由FRP外管、钢材内管以及两者之间填充的混凝土三部分组成,具有轻质高强耐腐蚀等特点.为了更深入研究DSTC的轴压力学性能,通过2组不同工况下的DSTC短柱轴压力学性能实验,对不同尺寸等工况下的DSTC进行了深入研究.根据实验结果可知,随着试件尺寸的增大,试件抵抗变形能力在减弱,尺寸效应对不同混凝土强度等级的DSTC力学性能的影响程度不同,具体表现为尺寸效应对高等级混凝土的影响要小于较低等级混凝土.