短龄期再生混凝土三轴受压力学性能及其本构关系

为研究短龄期再生混凝土的三轴受压力学性能,以龄期和围压值为变量,设计了14个圆柱体再生混凝土试件进行三轴受压试验,观察其破坏形态,获取应力-应变曲线、峰值应力、峰值应变以及弹性模量等数据.基于试验数据分析了龄期和围压值对再生混凝土三轴受压力学性能的影响规律,建立了短龄期再生混凝土三轴受压的峰值应力、峰值应变和弹性模量的计算公式,并建立了再生混凝土三轴受压状态下的应力-应变本构方程.结果表明:短龄期再生混凝土的峰值应变、弹性模量受龄期影响较大,随着龄期的延长,峰值应变减小,而弹性模量却显著增大;围压值对再生混凝土的峰值应力、峰值应变和弹性模量均有显著影响.采用CEB-FIP(1990)规范中方法计算的再生混凝土三轴抗压强度值与实测值吻合较好.

再生混凝土三向受压试验及强度准则

为了研究再生混凝土的三向受压力学性能,以强度等级、围压值和再生骨料取代率为变化参数,设计24个试件进行常规三向受压试验.试验观察了试件的破坏形态,获取了其峰值应力、峰值应变、应力-应变全过程曲线等重要数据,并提出了三向受压状态下再生混凝土的强度、弹性模量和峰值应变计算式.结果表明:三向受压状态下,再生混凝土表现为剪切型破坏;随着围压值的增大,再生混凝土的弹性模量、峰值应力及峰值应变均显著增大,并且峰点后的应力-应变曲线下降段较平缓,再生混凝土的延性提高.最后利用莫尔-库仑理论探讨了再生混凝土的破坏准则.

型钢再生混凝土柱的正截面极限承载力计算

基于27个型钢再生混凝土柱轴心受压和偏心受压试件的试验实测数据,利用传统型钢混凝土结构计算理论和我国相关设计规程,探讨了型钢再生混凝土柱的极限承载力计算方法。研究结果表明:JGJ 138—2001《型钢混凝土组合结构技术规程》计算型钢再生混凝土偏压柱,计算值与试验值吻合较好,但传统型钢混凝土理论计算型钢再生混凝土轴心受压柱,以及YB 9082—2006《钢骨混凝土组合结构规程》计算型钢再生混凝土偏压柱,计算值大于试验值,不安全。最后提出了实用计算公式,研究结果可供型钢再生混凝土组合结构的工程应用提供参考。

型钢高强混凝土柱保护层厚度确定方法

混凝土保护层的厚度会直接影响构件的破坏形态、承载力、刚度以及耐久性能等.结合型钢高强混凝土柱的剪切黏结破坏特征,以混凝土保护层为对象,根据板弹塑性稳定理论和力扩散原理分别对其受压屈曲失稳和临界开裂时的最小保护层厚度进行理论推导,提出合理的计算公式,计算结果与已有试验结果相吻合.结合工程实际,混凝土保护层厚度还应满足我国现行《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)中最小保护层厚度的构造要求,并建议型钢高强混凝土构件的最小配箍率宜取0.3%.

型钢高强混凝土界面黏结传力机理及影响因素分析

为了揭示型钢高强混凝土界面黏结传力机理,以混凝土强度、横向配箍率、保护层厚度、型钢锚固长度和抗剪件设置部位为变化参数,设计12个试件进行静力推出试验,观察试件的受力破坏过程及裂缝发展形态,获取各试件加载端和自由端的荷载-滑移全过程曲线,基于试验结果对型钢高强混凝土界面黏结传力机理进行了详细阐述,并对各变化参数的影响规律进行了深入分析,最后对型钢高强混凝土界面黏结强度计算方法进行了探讨,并提出其实用计算方法。研究结果表明:适当增大截面的横向配箍率和混凝土保护层厚度,能有效提高型钢高强混凝土的界面黏结强度;当型钢锚固长度满足一定值后,增大锚固长度对提高极限黏结强度并不明显;对高强混凝土而言,随着混凝土强度等级的提高,界面极限黏结强度却有所降低;通过设置抗剪件的方法能有效提高界面黏结传力性能;型钢高强混凝土界面黏结传力的组成中,化学胶结力占比重最大,摩擦力次之,机械咬合力最小。

轴压套管构件的典型破坏模式与极限承载力

建立了轴向压力作用下两端铰接钢套管构件的非线性有限元分析模型.通过套管构件的非线性有限元分析,得到内核弯矩分布随轴向压力增大的变化规律,并得出套管构件的破坏机理.分析了内核长细比、内核外伸长度、套管-内核间隙及套管-内核壁厚比等参数对套管构件极限承载力因子的影响,并采用多项式函数拟合得到套管构件极限承载力的实用计算公式.结果表明,轴向压力增大,内核弯矩最大截面逐渐向内核端部移动,在轴向压力与弯矩的共同作用下,内核端部附近截面达到全截面塑性,导致套管构件承载力下降.随内核长细比的增大以及内核外伸长度及套管-内核间隙的减小,套管构件极限承载力因子逐渐增加.

再生混凝土三轴受压力学性能试验研究

为了研究再生混凝土在三轴应力状态下的力学性能,以再生骨料取代率和围压值为变化参数,设计了36个圆柱体试件,采用位移控制的加载方式进行常规三轴试验。通过试验观察了试件的破坏形态,获取试件受力破坏全过程应力-应变曲线以及峰值应力、峰值应变等特征参数,分析了再生骨料取代率和围压值对再生混凝土三轴受压力学性能的影响,提出了侧向围压值与初始弹性模量、竖向峰值应力、峰值应变之间的关系公式。研究结果表明:取代率对三轴受力再生混凝土的峰值应力和峰值应变影响不大,与天然混凝土相比,其变化分别在5%和2%的范围内波动,而取代率对再生混凝土的初始弹性模量有较大的影响,与天然混凝土相比,三轴受力再生混凝土的弹性模量提高了20%左右;侧向围压值对三轴受力再生混凝土的各项性能指标影响显著,增大围压值能有效提高再生混凝土的弹性模量、承载能力和变形性能。研究结果为再生混凝土的进一步科学研究和推广应用提供参考。

钢管高强混凝土界面力学性能试验研究及黏结强度计算

为研究钢管高强混凝土界面力学性能,以混凝土强度和钢管黏结长度为变化参数,设计了4个钢管高强混凝土柱试件,对其进行推出试验。通过试验分析了试件的荷载-滑移曲线、钢管表面应变分布和界面黏结损伤规律,研究了界面黏结强度的计算方法。研究结果表明:加载端和自由端的荷载-滑移曲线与没有明显屈服点的钢材应力-应变曲线类似,界面黏结应力呈负指数分布;实测黏结强度大于名义黏结强度,随混凝土强度和黏结长度的增加而有所提高;黏结损伤发展在起滑点时刻较快,峰值荷载后缓慢而稳定;在分析实测黏结强度的基础上,根据现有黏结强度计算模型,指出了能够用于预测钢管高强混凝土界面黏结强度的计算方法。

钢管高强混凝土柱轴压性能试验研究

为研究钢管高强混凝土柱轴压性能,以混凝土强度和长径比为变化参数设计5个试件进行轴心受压加载试验,并与空钢管和素混凝土试件进行对比。试验结果表明,钢管高强混凝土试件和空钢管试件的破坏形态呈腰鼓形破坏,素混凝土试件的破坏形态为纵向劈裂破坏;除素混凝土试件外,所有试件荷载-轴向变形曲线的变化趋势基本相似,都经历上升段、下降段、再回升段三个历程;钢管高强混凝土试件的极限承载力随核心混凝土强度的提高而增大,随长径比的增大而降低。采用统一强度理论和套箍理论提出的计算方法对钢管高强混凝土柱承载力进行计算发现,《钢-混凝土组合结构设计规程》(DL/T 5085—1999)和《钢管混凝土结构技术规程》(CECS 28∶2012)的计算结果与试验结果吻合较好,可用于钢管高强混凝土柱的设计。

不同增强措施的高强混凝土短柱抗震性能试验研究

为研究内置聚氯乙烯管材(PVC管)约束高强混凝土短柱的抗震性能,设计了2个新型约束高强混凝土短柱试件和3个传统约束高强混凝土短柱(普通箍筋约束高强混凝土、型钢高强混凝土以及内置钢管约束高强混凝土)对比试件进行低周反复加载试验。研究表明:所有约束高强混凝土短柱试件的破坏形态均为剪切斜压破坏;内置型钢、钢管以及PVC管约束高强混凝土试件较普通箍筋约束高强混凝土试件的滞回曲线饱满、极限变形大,其中内置PVC管试件随着PVC管径的增大,耗能及延性会劣化,但仍能满足结构抗震变形要求(μ≥3);采用内置型钢、钢管以及PVC管的措施能增强高强混凝土的抗震耗能及变形能力。

型钢高强混凝土界面黏结滑移推出试验及其本构关系研究

为研究型钢高强混凝土界面黏结性能,对9个型钢高强混凝土试件进行推出试验,分别考虑混凝土强度、配箍率、保护层厚度和型钢锚固长度对型钢高强混凝土界面黏结性能的影响。观察试件的加载过程和裂缝发展形态,分析了试件破坏形态,得到试件加载端荷载-滑移曲线。通过分析沿型钢锚固方向应变和界面黏结应力的分布规律,运用灰色关联理论建立了黏结应力计算式,并推导出荷载-滑移曲线关系表达式。讨论了影响界面滑移损伤变量的关系。结果表明:各试件加载端荷载-滑移曲线走势基本相同;灰色关联理论能够较好地反映黏结应力与各影响因素之间的关系,其中保护层厚度与黏结应力相关性最好;推导的黏结应力算式的计算精度能达到98%;提出的黏结应力-滑移的本构关系数学表达式拟合度较好;界面损伤发展程度与各影响因素关系紧密。

焊接H形截面纯弯钢构件弹塑性局部相关屈曲分析

采用ANSYS软件建立焊接H形截面纯弯钢构件有限元分析模型,模拟截面残余应力、板件初始缺陷和几何非线性,分析强翼缘弱腹板和弱翼缘强腹板两组构件的弹塑性局部相关屈曲性能,分别讨论腹板高厚比、翼缘宽厚比和相对宽厚比(腹板高厚比与翼缘宽厚比之比)对构件局部稳定系数的影响。研究结果表明,局部稳定系数随腹板高厚比或翼缘宽厚比增大而显著降低,与相对宽厚比基本成线性关系;两组局部稳定系数拟合公式相对误差为-1.19%~1.15%,精度较高;可以根据整体稳定性和局部相关稳定性近似相等的原则,确定腹板高厚比和翼缘宽厚比限值相关曲线;平面外整体长细比较小时,钢结构设计规范的腹板高厚比和翼缘宽厚比限值部分超越宽厚比限值相关曲线。