基于统一理论的配筋钢管混凝土柱承载力研究

尽管配筋钢管混凝土(R-CFST)构件因其优越的力学性能越来越引起工程界的重视,但其承载力计算方法仍存在不合理之处。为此,采用非线性数值模拟方法研究R-CFST短柱基于统一理论的承载力。首先基于既有模型修正得到适合R-CFST的混凝土本构模型和非线性数值模拟方法,并用试验数据验证模型的可靠性;然后基于统一理论修正得到R-CFST的套箍指标,再以套箍指标为参数分析了108个试件模型;最后给出基于统一理论的R-CFST短柱承载力公式。结果表明:R-CFST的承载力随套箍指标的变化规律与常规钢管混凝土(CFST)相似,呈二次抛物线关系,而其塑性变形能力优于常规CFST;所提出公式的形式与规范公式相匹配,计算结果安全、可靠,符合工程实际。

箍筋对方形配筋钢管再生混凝土受力性能的影响机理

为探究再生骨料100%取代率时方形配筋钢管再生混凝土(R-RACFST)箍筋的影响机理,以箍筋形式和间距为变量,进行了轴压试验,分析了破坏模式、荷载位移、荷载应变、延性和断裂韧性。结果表明:所有试件均呈现多折腰鼓破坏,与钢管混凝土(CFST)试件相比,钢管再生混凝土(RACFST)试件的承载力、延性和断裂韧性分别降低7.77%、35.31%和15.30%;与RACFST试件相比,R-RACFST试件的承载力、延性和断裂韧性最大可分别提高25.63%、123.76%和56.35%。箍筋形式和间距对峰值荷载前的受力性能无显著影响。与平行式箍筋相比,螺旋式箍筋展现了更优越的延性和断裂韧性。随着箍筋间距的减小,试件的延性、断裂韧性更为优越。本文推荐的计算公式可以较安全地预估试件承载力。

配筋圆钢管再生混凝土短柱箍筋的作用机理

为探究100%再生粗骨料取代率下配筋钢管再生混凝土(R-RACFST)短柱中箍筋的作用机理,以箍筋形式和间距为变量,进行了轴压试验,分析了破坏模式、受力响应、延性、断裂韧性和套箍作用等,结果表明:无论采用何种箍筋形式和间距,此类构件破坏模式均表现为剪切破坏;R-RACFST各力学性能均优于钢管再生混凝土(RACFST);箍筋形式和间距对构件峰值荷载前的受力性能、承载力和套箍作用无显著影响;就形式而言,螺旋式箍筋的延性和断裂韧性更为优越;就间距而言,随着箍筋间距的减小,构件的延性、断裂韧性更为优越。因此,就轴心受压承载力而言,求解时可不考虑箍筋形式和间距的影响,而为了获得更好的能量吸收和塑性变形性能,还是推荐采用较小间距的螺旋式箍筋。

配筋增强钢管混凝土柱尺寸效应和承载力分析

进行了不同尺寸配筋增强钢管混凝土(R-CFST)短柱的轴压试验,旨在明确尺寸效应对受力性能的影响及R-CFST短柱承载力计算方法。将横截面的尺寸作为主要变化参数,制备了大尺寸和小尺寸两组试件,其中对应每一组包括两根R-CFST重复试件,为了对比分析同时准备对应于R-CFST的普通钢管混凝土(CFST)试件。对大、小尺寸试件的破坏模式、受力、刚度、约束效应和承载力等特性开展对比分析,结果表明:套箍系数因径厚比而产生的尺寸效应对以上性能指标产生显著影响;可以忽略R-CFST箍筋的贡献而将承载力的提高归因于纵筋,依此修正规范CFST公式给出R-CFST的统一理论公式,新公式的结果同样偏安全且稳定。

配筋方钢管混凝土柱纵筋配筋率的试验研究

为了明确配筋方钢管混凝土(R-CFST)柱的纵筋对其轴心受压性能的影响规律,以5种纵筋配筋率为变化参数,对13根(包括5种配筋率的10根R-CFST和3根方钢管混凝土)短柱试件进行了轴心受压试验。以受力性能、承载力、塑性变形能力、破坏模式、延性和组合效应等为评判标准,分析了试验数据,探索了R-CFST轴压柱纵筋配筋率的设计规则。结果表明:配筋对R-CFST轴压柱受压性能影响明显,纵筋配筋率过小得不到配筋带来的构件性能上的提升,配筋率过大会导致构件因组合效应和延性性能降低而得不到充分利用、产生材料浪费。因此,要获得性能和经济上合理的R-CFST轴压柱,其合理的纵筋配筋率取值范围推荐为1.54%~3.1%;由于配筋率对承载力的影响明显,此类构件的承载力计算方法必须充分考虑纵筋的贡献,从而提出了物理意义明确、形式简单且与现行规范统一理论公式匹配的R-CFST短柱轴压承载力计算公式。