中厚壁冷弯钢管混凝土桥墩合理截面研究

结合工程实例,通过ANSYS分析在同等条件下用中厚壁冷弯钢管混凝土桥墩取代钢筋混凝土桥墩时,中厚壁冷弯钢管混凝土桥墩所需要的合理截面尺寸。文中从承载力、墩顶水平位移和工程经济适用性3个方面进行比较分析。结果表明:依托实际工程项目的钢筋混凝土桥墩截面为1.6m×4m时,与其等效的合理中厚壁冷弯钢管混凝土桥墩截面为2.2m×1.8m。

冷弯薄壁型钢方钢管混凝土梁的滞回性能试验研究

进行了六片方形冷弯型钢钢管混凝土梁在反复荷载作用下的试验研究和非线性有限元分析,研究不同跨高比和截面宽厚比对冷弯型钢钢管混凝土梁的滞回性能、延性和耗能能力等的影响。结果表明:(1)方型冷弯薄壁钢管混凝土梁的荷载-位移滞回曲线比较饱满,没有明显的捏缩现象,具有很好的延性和耗能能力;(2)跨高比和宽厚比会严重影响方型冷弯薄壁钢管混凝土梁的滞回性能和延性;(3)建立的非线性有限元模型能够预测冷弯薄壁钢管混凝土梁的弹塑性行为和抗震性能,计算结果与实测结果基本吻合,可以进一步应用方型冷弯薄壁钢管混凝土梁的参数影响分析计算。

冷弯方钢管混凝土轴拉力学性能研究

以混凝土强度、截面宽厚比和是否填充混凝土为参数,进行了5个冷弯方钢管混凝土试件和1个冷弯方钢管试件的轴心受拉性能试验。使用ABAQUS软件对试件进行了有限元模拟,模拟的荷载-应变曲线与试验结果吻合较好。对混凝土的开裂点、钢管与混凝土的拉力分配、承载力的提高程度和工作机理等方面进行了研究。结果表明:随宽厚比的增大,试件的断裂应变呈减小的趋势;试件破坏位置集中在跨中和距加载端1/3试件高度处,断面呈水平方向或与中截面呈45°;在试件中截面测点的纵向应变为150με左右时,核心混凝土开裂,试件刚度出现折减;宽厚比在15~240的范围内,混凝土的填充对钢管的轴拉承载力提高幅度在3.03%~30.75%。基于参数分析拟合出了冷弯方钢管混凝土的轴拉承载力公式。

冷弯薄壁钢管混凝土柱轴压性能研究

为解决超过规范中板件宽厚比限值的冷弯薄壁钢管混凝土柱在实际工程中的应用问题,基于改进的冷弯型钢本构模型,采用有限元分析软件ABAQUS,对比了空钢管与内填混凝土的钢管在加载过程中受力变化、破坏模式及承载力等方面的差异,展开了板件宽厚比、冷弯钢管角部面积与钢管全截面面积之比对冷弯薄壁钢管混凝土柱承载力、钢管与混凝土之间组合作用等力学性能影响的研究。研究结果发现:内填混凝土抑制了钢管的变形,提高了冷弯薄壁钢管抵抗局部屈曲的能力;随着板件宽厚比的增加,钢管局部屈曲越早,钢管对核心混凝土的约束效率提高,但约束作用减小;冷弯钢管弯角部分面积与钢管全截面面积之比对冷弯薄壁钢管混凝土柱整体承载力的影响较小。

带肋冷弯薄壁方钢管混凝土柱滞回性能研究

对3根带肋冷弯薄壁方钢管混凝土柱进行滞回试验,主要参数为轴压比。试验结果表明:纵向加劲肋有效延缓了钢管壁局部屈曲的发生;其滞回曲线饱满,具有良好的耗能能力;随着轴压比的增大,柱承载力略有增大,而延性、耗能能力则明显减小;当横向位移大于6倍的屈服位移时,大轴压比的刚度退化速度最快。建立了该类试件的有限元模型,对比可得有限元模拟结果与试验结果吻合较好。基于有限元模型对该类构件开展机理分析和参数分析。结果表明:在带肋冷弯薄壁方钢管的约束下,核心混凝土的强度得到了较大提高;钢管局部屈曲发生在峰值荷载后,局部屈曲只发生在纵向加劲肋和钢管角部间;材料强度、轴压比、钢管宽厚比和长细比等参数对该类构件的承载力有较大影响;混凝土强度、轴压比和长细比对荷载-位移骨架曲线形状有较大影响。基于参数分析建议了该类构件的简化滞回模型,简化计算结果和有限元计算结果吻合较好。