考虑有效混凝土强度的中空夹层钢管混凝土短柱轴压性能研究

随着混凝土强度的提高,因为混凝土的脆性导致其强度折减而降低利用效率。然而,现存的中空夹层钢管混凝土(CFDST)柱数值分析模型并没有考虑混凝土强度的折减效应,导致这些模型在分析高强度混凝土填充CFDST柱的性能时出现较大的离散性,从而影响实际工程设计。为了更加有效和准确地分析CFDST柱的力学性能,建立了考虑有效混凝土强度的CFDST轴压短柱纤维单元分析模型,同时,一个考虑混凝土脆性对混凝土强度影响的强度折减系数被引入在该模型中。进一步,通过对比笔者前期试验结果和收集的试验数据,以及现有的纤维单元分析模型,验证了该文提出的纤维单元分析模型具有较高的预测精度。基于验证的纤维单元分析模型,研究了各柱的参数对CFDST柱轴压性能的影响,结果发现:混凝土强度、空心率、外钢管屈服强度和外(内)钢管径厚比影响CFDST柱的承载力和延性,而内钢管屈服强度仅影响CFDST柱的承载力而对延性几乎没有影响。最后,基于试验和数值分析结果,提出了CFDST柱轴压承载力计算公式,并与试验和数值结果吻合较好。

带对穿螺栓矩形钢管混凝土短柱轴压承载力计算方法研究

设置对穿螺栓可以提高钢管混凝土短柱的力学性能,以试件同参数的ANSYS模型为原始算例,研究对穿螺栓的直径和纵向间距、套箍系数、宽厚比、长宽比、材料强度等参数对其轴压力学性能的影响。结果表明:设置对穿螺栓可以提高钢管对核心混凝土的约束效应,核心混凝土的应力分布表现为以对穿螺栓为分界线形成两个有效约束区,且四个角部的应力值最大;随着对穿螺栓纵向间距的减小、直径的增大,试件的承载力、变形能力、延性提高;试件承载力可随着套箍系数的增加、宽厚比的减小、材料强度的增强有小幅度提高。提出带对穿螺栓矩形钢管混凝土短柱的轴压承载力的计算方法,得到的计算值和试验值吻合良好,该方法还同样适用于带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱承载力计算,计算过程简便且准确度高。

方钢管超轻混凝土短柱轴压性能试验研究

对16个方钢管超轻混凝土短柱和8个空钢管短柱进行了轴压试验,以超轻混凝土强度和含钢率为变化参数,研究方钢管超轻混凝土短柱的破坏形态和受力性能。结果表明,随着超轻混凝土强度的降低,钢管对核心混凝土的约束效应越强;随着含钢率的增加,构件的承载力和变形能力提高,但当含钢率高于0.25时,超轻混凝土的存在对构件的承载力和变形能力已基本没有影响。基于叠加理论,提出了适用于方钢管超轻混凝土短柱承载力的计算公式。

钢管混凝土短柱轴压承载力试验与规范计算方法对比研究

为研究钢管混凝土构件尺寸效应对其承载力与规范计算方法的异同,对含钢率和套箍系数相同,截面形式不同的三种钢管混凝土短柱构件进行轴压试验,分别获取了构件在轴心压力作用下的荷载-应变关系曲线和荷载-轴向位移全过程曲线。运用叠加原理理论分析了当套箍系数相等时,不同规格钢管混凝土构件的受力性能和极限承载力提高效果。将试验值与现行规范计算值对比,研究结果表明,现有规范CECS 28:2012和DBJ 13-51—2010对钢管混凝土短柱的承载力计算值与试验值最接近;当套箍系数相等,材料性能相同、构件几何尺寸近似的圆钢管混凝土短柱具有一定的尺寸效应。

矩形钢管混凝土短柱的轴心受压性能分析

采用考虑钢—混界面的接触的非线性有限元方法分析了内加劲肋矩形钢管混凝土短柱轴心受压性能。分析结果表明,矩形钢管混凝土短柱的轴压破坏过程表现出明显的弹塑性特征,短柱破坏时,钢管中部的纵向应力水平普遍较高,横向应力仅在壁板的角点处偏高;钢管内壁设置的开孔钢板加劲肋能够有效约束钢管壁板的鼓曲变形,改善钢管壁板的屈曲形态,提高钢管壁板的屈曲荷载;开孔钢板加劲肋还能起到提高钢管壁板对管内混凝土约束作用的效果。

结构尺寸对方钢管混凝土短柱抗震性能影响的试验研究

为了研究在低周往复荷载作用下结构尺寸对方钢管混凝土短柱抗震性能的影响,对6根方钢管混凝土短柱开展了水平往复加载试验,分析了截面尺寸对柱破坏形态、滞回曲线、骨架曲线以及不同抗震性能指标(如刚度退化、耗能能力、延性等)的影响,阐明了不同截面尺寸对柱名义抗剪强度的影响规律和机制,研究结果表明:不同截面尺寸的试件破坏形态基本相同,表现为柱底部钢管鼓曲、核心混凝土被压碎的破坏形态;当截面尺寸由200 mm增至600 mm时,在不同加载方向上,方钢管混凝土短柱名义抗剪强度分别下降了63.1%(59.8%),表现出显著的尺寸效应;随着截面尺寸增大,相对名义刚度与平均耗能系数呈降低趋势;JIN等提出的考虑尺寸效应的抗剪强度公式计算值与试验值吻合良好,说明考虑尺寸效应的方钢管混凝土柱抗剪承载力计算公式能够较为准确的预测其抗剪承载力。

钢筋混凝土短柱受剪性能尺寸效应研究

通过对6个不同截面尺寸的钢筋混凝土短柱的低周反复和单调加载试验,分析各试件的破坏模式、滞回特性、骨架曲线、延性和耗能能力,研究截面尺寸对短柱受剪性能的影响。结果表明:钢筋混凝土短柱的抗剪承载力、延性和平均耗能系数随截面尺寸的增加而减小;转角相同时,大尺寸构件损伤严重,等效黏滞阻尼系数随截面尺寸的增加而增加,尺寸效应明显。在试验基础上,提出考虑截面尺寸影响系数的钢筋混凝土柱抗剪承载力实用计算公式,使大小尺寸试件计算结果的安全储备系数趋于一致。

基于桁架-拱模型的钢筋混凝土短柱抗剪承载力尺寸效应分析

为了研究钢筋混凝土柱抗剪承载力尺寸效应,对6个不同截面尺寸的钢筋混凝土短柱进行单调和低周反复加载试验.试验结果表明:钢筋混凝土柱抗剪承载力的安全储备系数随截面尺寸的增大而降低.采用桁架-拱模型理论,分析了钢筋混凝土短柱的受剪机理,认为抗剪承载力的尺寸效应是由混凝土引起的,提出了考虑截面尺寸影响系数的钢筋混凝土柱抗剪承载力实用计算公式,研究表明:采用考虑截面尺寸效应的抗剪承载力计算式得到的大小构件安全储备系数趋于一致.

下穿铁路隧道爆破振动衰减规律研究

基于Heelan短柱药包理论,引入等效作用半径的概念,得到内部瞬时激励荷载作用下爆破峰值振动速度的衰减模型方程,并通过量纲分析进行验证。结合下穿隧道爆破工程,研究不同雷管段位及不同炮孔类型对应的爆破峰值振动速度的衰减规律。此外,讨论球形装药、柱状装药条件下改进公式的药量形式表达式,结果显示,利用等效作用半径作为拟合参考变量可以综合考虑不同雷管段位及不同炮孔类型对爆破振动规律的影响。统计数据表明,利用改进公式得到的拟合效果最优,可以为类似隧道爆破振动研究提供参考。

钢筋混凝土柱轴心受压动态破坏尺寸效应

为研究地震荷载作用下钢筋混凝土(RC)构件动态破坏的尺寸效应,对6根不同尺寸的钢筋混凝土短柱进行了不同加载速率下的轴心受压试验(应变率在1×10^-5~1×10^-2 s^-1范围内),根据试验结果从荷载-位移曲线、延性和钢筋与混凝土应变等方面分析了应变率和尺寸效应共同影响下RC柱的轴压破坏特性。基于试验数据,提出了钢筋混凝土短柱轴心受压承载力计算修正参数。研究结果表明:在所研究的应变率范围内,RC短柱轴压破坏特征受加载速率变化的影响不显著,但随尺寸变化存在一定差异性;RC短柱动态破坏极限承载力依然存在尺寸效应,整体表现出承载力随尺寸增大而降低的趋势,但其降低效应显著小于应变率的提高效应,峰值承载力处的位移随加载速率的提高而降低;RC短柱延性随尺寸增大而增大,随应变率提高而降低,且尺寸的影响大于应变率;提出的钢筋混凝土短柱轴心受压承载力计算修正参数对于同类问题的定量计算和分析具有参考价值。

钢骨-钢管混凝土柱正截面承载力计算与分析

目的得到钢骨-钢管混凝土柱正截面承载力计算表达式.方法分别考虑钢骨混凝土部分和钢管混凝土部分各自承担的轴力和弯矩,将这两部分的轴力、弯矩叠加.钢管混凝土部分按照现行的钢管混凝土公式计算;钢骨混凝土部分采用简化分析,按照忽略环箍效应和考虑环箍效应两种情况计算,同时和按照叠加方法计算的钢管混凝土组合柱承载力进行比较.结果钢骨-钢管混凝土柱正截面承载力比钢管混凝土组合柱承载力提高约15%,叠加的计算方法可以适用于钢骨-钢管混凝土柱.结论钢骨-钢管混凝土柱具有更高的承载力能力和更好的延性.

砌体短柱偏心影响系数分析

本文对砌体短柱偏心影响系数甲进行了理论分析。所得理论算式计算结果与试验值较接近。为了便于设计应用,文中还给出了甲值的简化算式。这些算式可供设计砌体短柱进行偏心影响系数计算时参考。

结构尺寸对钢筋混凝土短柱抗震性能影响:细观分析

地震作用下,钢筋混凝土短柱由于承受竖向和水平荷载共同作用而往往产生脆性压-剪破坏行为,该脆性破坏可能表现出尺寸效应行为。借助混凝土细观结构特征,考虑非均质性以及钢筋/混凝土非线性相互作用的影响,建立了钢筋混凝土短柱力学行为研究的三维细观尺度数值模型。在模拟结果与试验结果吻合良好的基础上,研究了轴压比对不同结构尺寸尤其是大尺寸钢筋混凝土短柱抗震性能,如抗剪承载力、滞回特性、延性性能和耗能能力等参数的影响。最后,借助相关试验和模拟数据,基于经典的Ba?ant尺寸效应律思想提出了能够反映尺寸效应影响钢筋混凝土短柱抗剪承载力修正公式。

CFRP约束有预载矩形SRC短柱轴压性能有限元分析

为了研究预载水平对碳纤维增强聚合物(carbon fiber reinforced polymer,CFRP,又称为"碳纤维布")约束型钢混凝土(steel reinforced concrete,SRC)矩形短柱轴压性能的影响,文章采用有限元软件对已有试验试件进行了数值模拟,结果表明采用混凝土损伤塑性模型可较好地模拟预载后加固型钢混凝土柱在有材料损伤后的力学性能。通过数值分析发现,碳纤维布对型钢混凝土矩形短柱的约束作用主要集中在水平截面的柱角部和靠近型钢部位;预载水平提高后,峰值荷载下试件中混凝土的竖向应力降低,且远离型钢部位的柱角部混凝土应力变化最明显,同时预载水平对碳纤维布工作应变有影响;建立了预载水平与碳纤维布有效拉应变的关系式。

方钢管钢筋再生混凝土短柱轴压承载力分析

以方钢管钢筋再生混凝土(RRACFSST)短柱为研究对象,考虑方钢管与钢筋笼的双重约束作用,采用极限分析法和套箍理论对RRACFSST短柱轴压承载力进行分析,推导了一套含钢管宽厚比、再生粗骨料取代率、配筋率以及约束效应系数等影响参数的RRACFSST短柱轴压承载力计算公式,并对其影响参数进行了分析。在理论推导的基础上,将轴压承载力公式计算值与相关试验数据进行对比,发现吻合较好,验证了承载力公式的有效性与实用性。研究结论可为工程实践提供理论参考。

轴压圆钢管混凝土短柱非线性徐变效应分析方法

运用连续介质损伤力学的方法,分析轴压圆钢管混凝土(CFST)短柱在高应力水平下的非线性徐变效应.提出一种新的均匀约束条件下的混凝土塑性损伤本构模型(DPM-UC),以便于模拟高应力下的塑性和损伤演化;以DPM-UC为基础,提出一种新的考虑混凝土徐变三维特性的非线性徐变效应分析理论框架,建立相应的数值分析方法,并嵌入到有限元分析软件ABAQUS中.将不同应力水平下的徐变试验结果与分析结果进行对比,结果显示:当承受较大应力水平时,采用非线性与线性徐变理论的计算结果差异明显,采用非线性徐变理论的预测值与实测值更为接近,验证了所提方法的可靠性与合理性.

循环荷载作用下钢筋混凝土短柱受剪性能尺寸效应机理分析

为了研究钢筋混凝土短柱在循环荷载作用下受剪性能尺寸效应产生的机理,应用三维刚体弹簧元法,基于梁-拱模型,对3个不同截面尺寸的钢筋混凝土短柱抗剪作用进行分解,结果表明:应用三维刚体弹簧元法能较好地模拟不同截面尺寸钢筋混凝土短柱在循环荷载下的受剪性能;当达到极限荷载时,随着截面尺寸的增加,以名义剪应力为评判标准的抗剪强度逐渐减小,相比于单调荷载,一次循环后的尺寸效应变化较小,而两次循环(短柱临近破坏)后尺寸效应更加明显,这主要是由于拱模型的抗剪作用急剧下降导致的。

圆钢管混凝土柱偏压试验研究

针对不同偏心率圆钢管混凝土短柱试件进行了试验,介绍了试验参数,试验装置和方法,得到荷载与应变、荷载与挠度曲线,分析了偏心率对该类构件力学性能的影响规律,并应用相关规程进行了极限承载力的验算。结果表明:随着偏心率的增大,钢管对核心混凝土的约束作用不断减弱,极限承载力也明显下降,而其横向变形能力逐渐减弱,在延性方面则影响不大。试件达到极限承载力时,其对应受压区的纵环向应变也比较大。

PBL加劲型方钢管混凝土短柱轴压承载力统一解

对于特定的PBL加劲型方钢管混凝土轴压短柱,考虑混凝土榫形成的剪力键提供的有效作用,对PBL加劲肋进行受力分析。引入混凝土有效约束系数,采用统一强度理论,考虑中间主应力和材料拉压比的影响,推导了PBL加劲型方钢管混凝土短柱轴压极限承载力的计算公式,并对其影响因素进行了分析。将计算结果与文献试验结果进行对比,吻合较好,验证了所给公式的正确性。研究结果表明,PBL加劲型方钢管混凝土短柱的轴压承载力随双剪统一强度理论参数b、混凝土内摩擦角、加劲肋的宽度和厚度的增大而提高。所得结果可以为PBL加劲型方钢管混凝土短柱轴压承载力的研究提供参考。

穿孔肋拉杆约束方钢管混凝土短柱轴压试验

为了弥补仅设加劲肋和仅设拉杆的方钢管混凝土柱存在的性能不足,本文提出了穿孔肋拉杆约束方钢管混凝土柱。制作了1个仅设置加劲肋方钢管混凝土短柱和5个穿孔肋拉杆约束方钢管混凝土短柱,进行轴压试验,并对比分析了试件的破坏过程、破坏形态、承载力、延性等,以及加劲肋、拉杆、钢管壁的应变曲线。结果表明:拉杆直径增大对试件极限承载力的提高有限,但可以提高延性;拉杆纵向间距缩小使核心混凝土受到加劲肋和管壁的约束作用增强,试件的极限荷载和延性均有较大提高。穿孔肋拉杆的设置能增强对核心混凝土的约束作用,提高钢管壁的屈曲强度,延缓了加劲肋与混凝土之间的黏结滑移和变形,提高带肋方形钢管混凝土短柱的极限轴压承载力和延性。研究成果对穿孔肋拉杆约束方钢管混凝土柱的研究和实际工程应用有重要的参考价值。