采用铁素体不锈钢的圆形不锈钢管混凝土柱的设计方法研究

为研究采用铁素体不锈钢的圆形不锈钢管混凝土短柱的轴压性能,首先建立并验证其有限元模型,然后利用该模型创建典型算例数据库。基于算例数据库分析径厚比、名义屈服强度、混凝土强度等参数对其轴压性能的影响规律,并基于该有限元算例数据库验证现有圆钢管混凝土短柱设计方法的有效性。最后建议了采用铁素体不锈钢的圆形不锈钢管混凝土短柱的轴压承载力、轴压刚度和峰值应变的简化模型。简化计算结果和有限元计算结果吻合良好。

含初始缺陷不锈钢柱壳的多模态屈曲特性

以海洋平台圆柱壳桩腿为研究对象,研究不锈钢柱壳在受到局部腐蚀和未受到腐蚀两种情况下的屈曲特性,其中用柱壳局部区域均匀减薄模拟桩腿腐蚀。对一组未减薄的完好柱壳和一组经过减薄加工的腐蚀柱壳进行初始缺陷测量、轴压试验和数值分析。通过试验获得柱壳临界屈曲载荷。对柱壳进行线性屈曲分析,得到柱壳前50阶模态缺陷和屈曲特征值。采用Riks弧长法对赋予初始缺陷幅值的柱壳前50阶模态缺陷进行非线性屈曲分析,得到柱壳的平衡曲线、临界载荷。在此基础上,研究初始缺陷对受到局部腐蚀和未受到局部腐蚀不锈钢柱壳屈曲的影响,并在多模态缺陷条件下对其最差阶模态进行探究。结果表明:与未受到腐蚀的柱壳相比,受到腐蚀的柱壳对初始缺陷的敏感性更低,对不同模态缺陷的敏感性更低;对于未受腐蚀的普通不锈钢柱壳而言,最差的模态缺陷并不是通常认为的第1阶,也有可能出现在高阶模态中。

方中空不锈钢管混凝土短柱轴压承载力性能

为促进方中空不锈钢管混凝土构件在土木工程中的应用,以不锈钢外管厚度和混凝土强度为变量的6组试件为研究对象,首先,进行轴压试验,得到了不同试件在轴压荷载作用下的破坏模式、荷载-位移曲线、荷载-应变曲线,并进一步分析了不锈钢方管宽厚比、核心混凝土强度以及不锈钢方管约束效应系数对方中空不锈钢管混凝土短柱极限承载力的影响;然后,初步讨论了倒角对强度和延性的影响,提出了避免内管先于外管屈曲的最小厚度计算方法;最后,基于试验结果以及已有文献数据,采用拟合方法推导了方中空不锈钢管混凝土短柱的抗压承载力计算式,并与已有文献的简化模型及国外主要规范的计算结果进行对比.研究结果表明:试件宽厚比由34.9降至20.9,极限承载力的提升率平均为98.5%,核心混凝土强度由C40提升至C60时,试件极限承载力的提升率平均为7.3%;短柱的轴压极限承载力随约束效应系数近似呈线性增加,约束效应系数ξ越大,短柱的承载力越高;本文得到的计算式可以较好地预测方中空不锈钢管混凝土短柱的轴压承载力.

方形截面不锈钢管混凝土短柱轴压性能有限元研究

不锈钢管混凝土(CFSST)结构在工程的应用愈发广泛,但目前对其轴压性能的研究较少。该文利用ABAQUS创建方形不锈钢管混凝土短柱(CFSSST)模型,并利用收集到试验结果对其进行验证。采用已被验证的模型进行参数分析,研究截面宽厚比和混凝土强度对其轴心受压性能的影响,并将参数分析轴压承载力结果与GB 50936—2014《钢管混凝土结构技术规范》、欧洲规范EN 1994-1-1和美国钢结构规范AISC 360-16中钢管混凝土(CFST)短柱轴压承载力的计算值进行对比,结果表明:规范的计算值偏于保守。最后,基于GB 50936—2014《钢管混凝土结构技术规范》提出适用于CFSSST短柱轴压承载力的计算公式,收集到的试验结果与计算值吻合良好。

薄壁不锈钢圆管柱轴压稳定性能研究

利用ABAQUS有限元软件对薄壁不锈钢圆管轴压柱的轴压稳定性能进行了数值模拟,并考察了材料性能参数、材料各向异性、初始几何缺陷、径厚比、长细比等因素的影响。分析结果表明:材料各向异性和初始局部缺陷的取值对构件轴压稳定性能影响较小,可以忽略;初始整体缺陷取值对构件轴压稳定性能影响较大,有限元模型中取构件长度的1/2000可较为准确地模拟试验结果;材料性能参数、径厚比和长细比对构件轴压稳定性能影响较大。通过对不同径厚比构件的分析,提出了防止构件发生局部屈曲的容许径厚比建议公式;通过对不同正则化长细比构件的分析,提出了构件发生整体弯曲的临界正则化长细比建议公式,公式计算结果与有限元分析结果吻合良好,可为不锈钢管柱的工程设计提供参考。

有机-无机杂化溶胶-凝胶涂层对不锈钢毛细管色谱柱的脱活作用研究

用甲基三乙氧基硅烷和四乙氧基硅烷水解缩合后形成的有机 无机杂化溶胶 凝胶 (sol gel)涂层对国产气相色谱用不锈钢毛细管柱进行脱活。通过气相色谱法研究了不同老化温度下所得脱活涂层的色谱行为。结果表明这种涂层不但对不锈钢柱内壁活性点有很好的遮盖作用 ,而且本身具有相当的分离能力。在 2 5 0℃下老化的涂层可使碳原子数在 12以下的正构烷烃达到基线分离 ,与未用涂层的不锈钢裸柱相比 ,吸附活性大大降低 ;但随着老化温度的升高 ,涂层在缩聚老化过程中产生不均匀微孔 ,对被分离物的作用力加强。该脱活方法所用设备简单、操作容易、脱活层的耐温性能好 ,是一种简单而有效的脱活方法。

卷边C形截面不锈钢短柱承载力直接强度法

为了研究卷边C形截面不锈钢短柱承载力的计算方法,基于直接强度法,构建了轴心受压和两端受弯矩作用的不锈钢短柱承载力假定模型.结合已开展的38根卷边C形截面不锈钢短柱试验结果,通过参数化有限元分析,对98根轴心受压和94根偏心受压短柱试件进行了数值模拟分析,拟合出适用于卷边C形截面不锈钢短柱承载力的直接强度法计算公式.将拟合公式计算结果与试验结果进行对比分析,结果表明,拟合公式具有较高的精度,可以预测卷边C形截面不锈钢短柱的承载力.

不锈钢宽口径填充毛细管液相色谱柱的制备及评价

设计了一种零死体积的柱尾连接方式和一种能使匀浆填料均匀进入色谱柱管内的锥形储料池。详述了以反相 ＯＤＳ为固定相，制备高效稳定的不锈钢宽口径（０．８ ｍｍＩ．Ｄ．）填充毛细管液相色谱柱的方法。系统地考察了填装方向、加压溶剂、匀浆溶剂、匀浆浓度和填装压力等不同因素对柱效的影响。在４０ＭＰａ压强和优化条件下，可重复制得柱效达理论塔板数为７．５×１０４／ｍ。对所测试的样品，色谱峰不对称因子为１．０３～１．１０。

复式不锈钢管高强再生块体混凝土短柱轴压试验研究

在方不锈钢管混凝土中配置圆碳素钢管,可以改善方不锈钢管对核心混凝土约束效应低、变形能力差的特点,使复式不锈钢管混凝土(concrete-filled steel tube,CFST)截面具有较高的承载力、变形能力和抗火性能,减少普通钢结构的防腐和防火施工工序;钢管的约束效应也有利于弥补添加再生混凝土块体所带来的不利影响。开展16根复式不锈钢管高强再生块体混凝土短柱的轴压试验,考察了再生块体取代率、约束效应系数和新旧混凝土强度等参数对试件轴压力学性能的影响。研究结果表明:复式不锈钢管再生块体混凝土短柱试件的轴压承载力随再生块体取代率的增加而降低,替代率20%时承载力最大降低幅度为6.8%;试件破坏过程及破坏形态与普通复式不锈钢管混凝土短柱相似;内部圆钢管混凝土呈腰鼓型和剪切型破坏两种类型;复式不锈钢管再生块体混凝土短柱具有良好的变形能力和剩余承载力,超过峰值荷载后,荷载–位移曲线经过短暂下降,基本维持水平或略上升,所有试件的剩余承载力达到峰值荷载的63%以上。最后,提出了复式不锈钢管混凝土截面中钢管截面对核心混凝土的约束效应的简化方法,采用4种承载力计算方法进行轴压承载力的计算并对比,结果表明,考虑圆形截面部分的承载力乘以折减系数的假定具有较好的适用性,所得承载力的计算结果与试验结果吻合较好。

圆不锈钢管混凝土短柱轴压承载力模型研究

不锈钢管混凝土结构因具有良好的耐腐蚀性能和承载力高等优点,在海洋平台、桥梁、地下工程中具有极佳的应用前景。为了研究圆不锈钢管混凝土柱轴压承载力,对不同径厚比的奥氏体型无缝圆不锈钢管混凝土短柱进行轴压试验,得到圆不锈钢管混凝土短柱在轴压下的破坏模式、荷载-轴向变形曲线、荷载-环向应变曲线、荷载-纵向应变曲线、承载力与不锈钢圆管约束系数的关系、试件的延性与不锈钢圆管约束系数的关系;同时,通过拟合得到的圆不锈钢管混凝土短柱轴压承载力计算公式,与国内外主要规范的计算结果进行对比分析;最后,由拟合公式推导得出了圆不锈钢管混凝土抗压承载力模型,并与Mander模型、Li模型、Xiao模型、Teng模型进行比较。研究结果表明:圆不锈钢管混凝土短柱在轴压作用下,其典型的破坏形式为向外局部屈曲破坏,不锈钢管对核心混凝土的约束作用、试件的延性和承载力随约束效应系数的增加而增大;相关规程中普通钢管混凝土承载力计算方法应用于圆不锈钢管混凝土短柱承载力计算时偏小,采用本文拟合公式的计算结果更接近试验值;同时,本文的圆不锈钢管混凝土承载力模型、Xiao模型和Teng模型与试验结果较接近,但采用本文模型计算结果标准差更小,得出的圆不锈钢管混凝土短柱承载力较Xiao模型和Teng模型稍微偏大。

不锈钢桁架柱和梁的承载力试验研究

为研究某实际工程的不锈钢桁架柱在受压及压弯、不锈钢桁架梁在受弯状态下的承载力,对6个不锈钢桁架柱和3个不锈钢桁架梁进行试验研究。对试件的破坏形态、荷载-位移曲线、荷载-应变曲线等试验结果进行分析,得到不锈钢桁架柱和梁破坏形态、受力机理,及其影响承载力的主要因素。试验结果表明,试件的破坏均为受压直杆平面外失稳,且没有发生材料破坏,不锈钢呈现出明显的非线性,强度较高,延性较好。试验为此种不锈钢桁架柱和梁的工程实际应用提供了直接的依据,对不锈钢作为结构受力主材的应用提供了参考。

矩形不锈钢管混凝土柱双向偏压力学性能试验研究

完成了14根矩形不锈钢管混凝土柱在双向偏压下的试验研究,试验考察的主要参数为:荷载偏心率、混凝土强度和试件长度。试验结果表明:在双向偏心受压荷载作用下,矩形不锈钢管混凝土柱具有良好的延性;荷载偏心率、混凝土强度和试件长度对矩形不锈钢管混凝土双向偏压试件的承载力和延性都有着明显的影响,跨中截面的应变变化符合平截面假定。采用现有《钢管混凝土结构技术规程》(DBJ/T 13—51—2010)中的钢管混凝土双向压弯相关方程对试验构件的极限承载力进行了计算,其结果和试验值吻合较好。

内嵌十字型钢的方形劲性不锈钢管混凝土柱耐火性能

通过在不锈钢管混凝土柱中内嵌型钢组成劲性不锈钢管混凝土柱,在降低不锈钢用量的同时使柱体具有更优的延性和耐火性能。采用有限元模拟的方法对内嵌十字型钢的方形劲性不锈钢管混凝土柱的耐火性能开展研究。首先建立火灾下方形劲性不锈钢管混凝土柱耐火性能分析的有限元模型,并采用相关试验的温度场及耐火性能数据对其进行充分验证;基于验证的有限元模型,对不同荷载比作用下一典型劲性不锈钢管混凝土柱的温度历史、轴向位移-时间关系、典型破坏模态和截面内力重分布等开展分析,明确其火灾下的工作机理;同时与等含钢率的不锈钢管混凝土柱开展对比分析。结果表明:内嵌型钢有助于提高高温下柱体的轴向、侧向刚度,劲性不锈钢管混凝土柱的破坏模态表现为轴向压缩破坏;在低火灾荷载比下,由于型钢分担部分从不锈钢转移的荷载,允许不锈钢发生更高的温度材性劣化,进而提高了柱体的耐火性能,火灾荷载比越小,该提升效果越显著。

带初始缺陷的不锈钢方管短柱力学性能研究

通过对9个不同初始缺陷和不同宽厚比的不锈钢方管短柱进行轴压力学性能试验,分析了初始缺陷裂缝长度和宽厚比对试件轴压承载力和破坏模式的影响,得到了荷载—位移曲线、荷载—应变曲线以及应变强度分布曲线。研究结果表明:初始缺陷使不锈钢方管短柱局部屈曲时伴随着新裂缝的产生;不锈钢方管短柱的轴压承载力随宽厚比的增大而减小,随初始缺陷长度的增大而减小;初始缺陷对试件轴向刚度下降速率和延性基本无影响,初始缺陷对试件轴压承载力的影响随宽厚比的增大而增大;初始缺陷裂缝处底部的应变强度大于端部,底部的应力集中是导致柱原有裂缝继续延伸的一个主要因素。

约束空心不锈钢柱与碳钢柱耐火性能研究

葡萄牙研究人员对约束空心钢管柱在火灾条件下的结构性能进行了试验研究,主要研究了空心钢管柱的耐火性能、临界温度和破坏模式。试验考虑的参数主要包括:截面形状(圆形、方形),轴向载荷水平(0.30、0.70),钢材种类(碳钢、奥氏体不锈钢)。采用欧洲的抗火设计方法对不锈钢构件的温度演化进行了预测,并与实验数据进行了比较。采用欧洲设计规范中所建立的屈曲曲线,试验结果与其他现有分析模型的预测结果进行了比较。

火灾中Ⅰ型不锈钢柱的力学性能研究

英国研究人员开展了火灾中I型不锈钢柱的弯曲屈曲行为研究。建立并验证了能够准确反应不锈钢柱火灾响应的有限元模型。参数分析考虑了不锈钢等级、截面几何形状、细长度和高温水平。建立了Ⅰ型不锈钢柱在火灾下的新的设计方法。研究结果表明,现有的不锈钢柱在高温下设计方法较为分散和不准确。提出了一种新的设计方法,该方法可以更为准确、实用的对火灾不锈钢柱进行设计,并且符合EN1993-1-2中现有的设计规则。提出的不锈钢柱火灾设计方法将写入新版的EN1993-1-2标准。

轴向和转动约束不锈钢柱的耐火性能研究

英国研究人员开展了高温下轴向和转动约束不锈钢柱结构耐火性能数值模拟的改进方法研究。建立的有限元模型形成连续耦合的热应力分析模型,包括传热模型、屈曲分析几何材料非线性应力分析。有限元模型对文献报道的试件失效温度和耐火时间的平均预测误差为2%~6%,达到了较高的预测精度。

火灾下不锈钢柱和梁的屈曲

材料的性能及其在升温下的反应是结构抗火设计中重要的内容之一。在升温条件下，和结构碳素钢相比，不锈钢仍能保持较高的强度和刚度。尽管都有各自独立的重要性，在升温条件下强度和刚度之间的关系还是对结构构件的屈曲反应有很大的影响。该文考察了已有的试验结果并给出了采用ABAQUS软件对火灾下不锈钢柱进行数值参数分析的结果。评估了局部及整体几何初始缺陷、由于冷加工造成的角部强度提高以及对柱端的部分保护等因素的敏感性。

不锈钢方钢管混凝土轴压短柱有限元分析

为研究不锈钢方钢管混凝土轴压短柱的变形和力学性能,文中通过有限元软件ABAQUS对不锈钢方钢管混凝土轴压短柱进行数值分析。研究结果表明,不锈钢管混凝土短柱表现出较好的变形能力和承载能力;构件的承载力随混凝土强度等级和钢管厚度的增加而提高。通过对比我国现有的规范,提出不锈钢方钢管混凝土轴压短柱承载力的建议公式,为后续研究提供参考。

基于OpenSees的不锈钢钢筋混凝土柱拟静力实验数值分析

文章以3根不锈钢钢筋混凝土柱的拟静力实验数据位依据,利用Open Sees有限元程序进行数值模拟,将计算结果与拟静力试验结果进行对比。结果表明:计算结果与试验结果吻合较好,能够很好的对不锈钢钢筋混凝土柱构件进行抗震方面的研究工作。