爆炸荷载作用下不锈钢管混凝土构件工作机理研究

本文进行不锈钢管混凝土构件在爆炸荷载作用下力学性能的试验研究,试验参数包括钢管截面形式(圆形、方形)、比例距离及有无填充混凝土。建立爆炸荷载作用下不锈钢管混凝土构件动态响应的有限元分析模型,模型计算结果得到试验结果的验证。基于验证的有限元计算模型,对比分析不同条件下不锈钢管混凝土和普通钢管混凝土构件的破坏形态、动态响应和耗能规律。试验和有限元分析结果均表明:随着比例距离减小,构件的破坏程度由弹性变形到弯曲破坏或剪切破坏;混凝土的填充能够有效延缓钢管发生局部屈曲和破坏,构件的承载能力、变形能力和耗能能力得到有效提升,进而提高构件的抗爆性能。在近场爆炸范围内,不锈钢管混凝土和普通钢管混凝土构件均出现三种可能的整体破坏形态,即弯曲破坏、弯剪破坏和剪切破坏,另还伴随有较明显的局部破坏形态;在条件相同包括名义屈服强度相同的情况下,不锈钢管混凝土构件的抗爆性能优于相应普通钢管混凝土构件。

钢管混凝土混合结构设计原理及其在桥梁工程中的应用

钢管混凝土混合结构是由钢管混凝土和钢或混凝土通过优化混合而成的一类高性能结构,成为我国强震区桥梁主体结构的优选形式之一。文章简要论述了两种钢管混凝土混合结构的工作机理和设计原理,即:①桁式钢管混凝土结构,由钢管混凝土弦杆和钢管腹杆混合而成的桁式结构;②钢管混凝土加劲混合结构,由内置的多肢桁式钢管混凝土及其外包的钢筋混凝土混合而成的空心结构。文章还论述了钢管混凝土混合结构在桥梁工程中的应用情况,并展望了该类结构的发展前景。

往复荷载作用下矩形钢管混凝土构件力学性能的研究

以往 ,国内外学者对矩形钢管混凝土构件滞回性能的研究尚少见报道。本文以矩形钢管混凝土构件截面高宽比和轴压比为主要参数 ,进行了 3 0个构件滞回性能的实验研究。利用数值方法分析了矩形钢管混凝土构件的滞回性能 ,理论计算结果与实验结果吻合较好。利用数值方法 ,系统分析和考察了轴压比、长细比、含钢率、截面高宽比、钢材屈服强度和混凝土强度等参数对滞回曲线骨架线的影响规律 ,在此基础上 ,提出了矩形钢管混凝土构件弯矩 -曲率和P -Δ滞回关系模型 ,以及位移延性系数的简化计算方法。

长期荷载作用下方钢管混凝土轴心受压柱的变形特性

进行了 4个大轴压比情况下方钢管混凝土轴心受压构件变形性能的试验研究。基于 ACI(1 992 )方法 ,提出一种适合于长期荷载作用下方钢管混凝土构件变形的分析模型和计算方法 ,理论结果和试验结果基本吻合。最后 ,分析了加载龄期和持荷时间、轴压比、含钢率。

钢管混凝土柱耐火性的试验研究

通过对7个钢管混凝土往的耐火试验，研究钢管混凝土柱在标准升温曲线下的力学性能和耐火极限。试验研究结果表明，由于钢管和混凝土的共同工作，且核心混凝土具有较好的吸热性能，从而使钢管混凝土柱具有较好的耐火性能，在柱子外围只需进行适当的防火涂料保护，即可达到《高层民用建筑设计防火规范（GB50045-95）》对柱结构所要求的耐火极限。本文的研究成果可为钢管混凝土工程进行防火设计时提供参考。

圆钢管混凝土压弯构件滞回性能的试验研究与理论分析

以轴压比为主要参数,进行了8个圆钢管混凝土构件滞回性能的试验研究。采用数值方法计算了圆钢管混凝土构件的弯矩—曲率及水平荷载—水平位移滞回关系曲线,理论计算结果与试验结果吻合较好。在系统考察了轴压比、长细比、含钢率、钢材屈服强度和混凝土强度等参数对圆钢管混凝土构件滞回曲线骨架线影响规律的基础上,提出了弯矩—曲率和水平荷载—水平位移滞回关系模型以及位移延性系数的简化确定方法。

钢管高性能混凝土的水化热和收缩性能研究

以构件截面尺寸和截面形式为基本参数,进行了钢管高性能混凝土柱水泥水化阶段构件截面温度场和核心混凝土收缩性能的实验研究,考察了水泥水化阶段钢管混凝土构件温度场及其核心混凝土的收缩特性。研究结果表明,钢管高性能混凝土构件截面温度场的变化规律与普通混凝土类似,但钢管混凝土中核心混凝土的收缩变形远小于素混凝土的收缩变形。在实验研究结果的基础上,通过对ACI209(1992)提供的普通混凝土收缩模型的修正,提出了适合钢管混凝土中核心混凝土收缩变形的计算公式。

钢管混凝土柱耐火极限和防火设计实用方法研究

在对钢管混凝土柱耐火极限试验研究和理论分析结果的基础上 ,分析了组成钢管 (高强 )混凝土的材料强度、截面含钢率、截面直径、构件长细比和荷载偏心率等参数对ISO 83 4标准火灾作用下 ,柱构件承载力的影响 ,提出了承载力和防火保护层厚度实用计算方法。最后 ,简要介绍了深圳赛格广场大厦和杭州瑞丰、商业大厦钢管混凝土柱防火保护设计方法 。

长期荷载作用对方钢管混凝土柱承载力的影响

考虑长期荷载作用效应的影响 ,进行了 6个方钢管混凝土轴心受压构件承载力的试验研究 ,提出轴心受压时方钢管混凝土的核心混凝土的应力—应变关系模型 ,在此基础上 ,利用数值方法成功地计算出考虑长期荷载作用影响时方钢管混凝土构件的荷载—变形全过程关系曲线 ,理论计算结果和试验结果吻合良好。最后 ,在系统分析长细比、截面含钢率、钢材和混凝土强度等因素影响的基础上 ,提出长期荷载作用对方钢管混凝土柱承载力的影响系数。

钢管混凝土柱火灾后剩余承载力的试验研究

通过对6个圆形截面和6个方形截面钢管混凝土柱按ISO-834和GB9978-88规定的标准升温曲线升温作用后承载力的试验研究,研究钢管混凝土柱在标准升温曲线作用后力学性能和剩余承载力的变化规律。考察了构件长细比和荷载偏心率等因素对承载力损失率的影响。研究结果表明:在本次试验参数范围内,火灾后裸钢管混凝土柱的承载力损失严重,带护保护层的构件次之。在其它条件相同的情况下,与常温下的承载力相比,长细比越大,构件火灾后承载力的损失率越高。荷载偏心率则对火灾后构件承载力的损失率影响不大。本文的研究成果可为有关钢管混凝土工程进行火灾后修复加固时提供参考。

标准火灾作用后矩形钢管混凝土柱剩余承载力的研究

通过对6个矩形截面钢管混凝土柱按ISO-834标准升温曲线升温作用后的试验,研究火灾作用后矩形钢管混凝土柱的力学性能和剩余承载力.结果表明,在本次试验参数范围内,火灾后裸钢管混凝土柱的承载力损失严重.在确定了钢材和混凝土在高温作用后应力~应变关系模型的基础上,本文计算了火灾作用后矩形钢管混凝土压弯构件荷载~变形关系曲线,理论计算结果得到试验结果的验证.在分析了各参数,如火灾持续时间、构件截面含钢率、钢材种类、混凝土强度等级、荷载偏心率、构件长细比、截面高宽比和构件截面尺寸等影响的基础上,本文提出火灾作用后矩形钢管混凝土柱承载力实用计算方法.

长期荷载作用对矩形钢管混凝土轴心受压柱力学性能的影响研究

考虑长期荷载作用效应的影响 ,进行了矩形截面钢管混凝土 (以下简称矩形钢管混凝土 )轴心受压构件变形和承载力的试验研究。基于美国混凝土学会 (ACI 1992 )提供的混凝土徐变和收缩模型 ,对长期荷载作用下矩形钢管混凝土构件的变形进行了计算 ,理论结果和试验结果吻合较好。利用数值方法分析了考虑长期荷载作用影响时 ,矩形钢管混凝土轴心受压柱的荷载 -变形关系曲线 ,理论计算曲线和试验曲线基本吻合。在系统分析了长细比、截面含钢率、钢材种类和混凝土强度等因素影响的基础上 。

钢管混凝土基本构件承载力的设计计算——各国规程比较(Ⅰ)

简要介绍了美国LRFD(1994)、日本AIJ(1997)、欧洲 EC4(1996)和中国 CECS28:29(1992)、DL/T5085-1999(1999)、GJB(2001)设计规程中有关圆形截面钢管混凝土(以下简称圆钢管混凝土)、方形截面钢管混凝土(以下简称方钢管混凝土)和矩形截面钢管混凝土(以下简称矩形钢管混凝土)基本构件计算方法的特点,并将以上所述各类方法的计算结果和搜集到的试验结果(圆钢管混凝土包括256个轴压、12个纯弯及106个压弯构件,方钢管混凝土包括184个轴压、15个纯弯及147个压弯构件,矩形钢管混凝土包括75个轴压、8个纯弯及20个压弯构件)进行了对比和分析。结果表明,上述各设计规程均能较好地计算构件的承载力,且计算结果偏于安全。其中,DL/T5085-1999和GJB(2001)的计算结果与试验结果最为吻合,CECS28:29(1992)、LRFD(1994)、AIJ(1997)和EC4(1996)的计算结果整体上偏于安全分析结果还表明,当采用我国《钢-混凝土组合结构设计规程》(DL/T5085-1999)和国家军用标准《战时军港抢修早强型组合结构技术规程》(GJB)对钢管混凝土压弯构件进行承载力设计时,构件的可靠度指标一般均大于3.2,基本上能满足对延性破坏构件规定的可靠度指标(即β=3.2±0.25)要求。本文的研究成果可供有关钢管混凝土工程设计时参考,本期刊登该文的第一部分。

方钢管混凝土轴压力学性能的理论分析与试验研究

在确定了组成方钢管混凝土的钢材和核心混凝土应力 应变关系模型的基础上 ,利用数值解法成功地计算出方钢管混凝土轴心受压时的荷载 变形全过程关系曲线 ,较为深入地认识了其力学性能。为了验证理论分析结果的正确性 ,进行了二十个试件的试验研究 ,试件变化的参数是约束效应系数 ξ (=1 0 77 5 64 4 )。理论分析结果和本文试验结果及其他研究者的试验结果均吻合得令人满意。在上述研究成果的基础上 ,推导了轴压强度和轴压模量等参数的简化计算公式 ,简化计算结果与规范LRFD (AISC ,1994) ,AIJ (1997)和EC4(1992 )进行了比较。最后 ,对方钢管混凝土轴压构件进行了可靠度分析。本文研究成果已为国家军用标准《战时军港抢修早强型组合结构技术规程》 (GJB2 0 0 1)

矩形钢管混凝土轴心受压构件强度承载力的试验研究

文章进行了二十四个矩形截面钢管混凝土轴心受压短柱的试验研究 ,基本参数为 :约束效应系数 ,从 0 5～ 1 3变化 ;截面长宽比 ,从 1 0～ 1 75变化。本文研究的目的在于 :( 1)分析约束效应系数和截面长宽比对矩形钢管混凝土力学性能和强度承载力的影响 ;( 2 )比较设计规程LRFD ( 1994) ,AIJ ( 1997) ,EC4( 1996 )和GJB ( 2 0 0 0 )在进行矩形钢管混凝土强度承载力计算时的差异。研究结果表明 ,约束效应系数和截面长宽比均对矩形钢管混凝土的轴压力学性能有影响。规程LRFD ( 1994) ,AIJ ( 1997) ,EC4( 1996 )和GJB ( 2 0 0 0 )计算获得的强度承载力较实验结果相比均偏于安全。其中 ,GJB与实验结果最为接近 ,更适合于矩形钢管混凝土轴压强度承载力的设计。

带保护层方钢管混凝土柱耐火极限的试验研究

通过对３个方钢管混凝土柱按１９１８３４和ＧＢ９９７８－８８规定的标准升温曲线升温作用下耐火极限的试验，研究带保护层情况下方钢管混凝土柱的耐火性能和耐火极限。试验研究结果表明，火灾下方钢管混凝土柱的性能和圆钢管混凝土柱类似。由于钢管和混凝土的共同工作，且核心混凝土具有较好的吸热性能，从而使方钢管混凝土柱具有较好的耐火性能，在柱子外围只需进行适当的防火涂料保护，即可达到《ＧＢ５００４５－９５高层民用建筑设计防火规范》对柱结构所要求的耐火极限。分析结果还表明，钢结构柱防火保护层厚度的确定方法，不适合于方钢管混凝土柱。研究成果可为有关方钢管混凝土工程防火设计提供参考。

钢管初应力对钢管混凝土压弯构件承载力的影响研究

钢管初应力对钢管混凝土力学性能影响一直是众所关注的问题之一。首先进行了钢管初应力对方钢管混凝土压弯构件力学性能影响的试验研究 ,然后对考虑钢管初应力影响时 ,圆形和方形钢管混凝土压弯构件的荷载 变形关系曲线进行了理论分析 ,计算结果得到试验结果的验证。在此基础上 ,分析了初应力系数、构件长细比、截面含钢率 ,荷载偏心率、钢材和混凝土的强度等因素的影响规律 ,最终提出考虑初应力影响时 。

圆钢管混凝土压弯构件荷载-位移滞回性能分析

在空钢管中填充混凝土可以避免或延缓钢管过早地发生局部屈曲，并有效地提高构件的延性，从 而增强构件的抗震性能。本文在对圆钢管混凝土构件弯矩－曲率关系分析的基础上，分析了圆钢管混凝 上压弯构件Ｐ－ 滞回关系曲线，理论计算结果得到国内外大量试验结果的验证．基于理论分析模型， 分析了各参数，如构件轴压比、长细比、截面含钢率和材料强度等因素对圆钢管混凝土压弯构件Ｐ－ 滞回关系曲线的影响。最后，确定了圆钢管混凝土压弯构件Ｐ－ 恢复力模型和延性系数的简化计算方 法。

新型钢管混凝土结构的力学性能与设计理论研究 第十三届全国结构工程学术会议特邀报告

近年来作者对薄壁钢管混凝土、钢管高性能混凝土和中空夹层钢管混凝土等新型钢管混凝土结构进行了研究,并取得初步成果.本文拟在简要归纳和总结这些研究成果的基础上.提出这些新型钢管混凝土结构设计计算的特点和方法,以期为有关工程实践提供参考。

方钢管混凝土柱的延性系数

在空钢管中填充混凝土可以避免或延缓钢管过早地发生局部屈曲，可以有效地提高构件的延性，从而增强构件的抗震性能。本文研究方钢管混凝土柱的延性性能。本文首先提出方钢管混凝土柱延性系数的计算方法，然后，在大规模参数分析结果的基础上，考察了轴压比、长细比、含钢率、钢材屈服极限和混凝土抗压强度等参数对延性系数的影响规律。本文的研究成果可供有关工程实践参考。