劲性钢管混凝土组合柱轴压性能试验研究

采用 1 5MN大型长柱压力试验机对 1 0根劲性钢管混凝土组合柱试件进行轴心受压试验 ,在试验现象和数据分析的基础上 ,研究劲性钢管混凝土组合柱的轴压力学性能 ,分析柱的钢管(骨 )含钢率、纵筋配筋率、配箍率及截面形式等因素对组合柱轴压性能的影响 .研究结果表明外包钢筋混凝土能够与核心钢管混凝土共同工作 ,柱的钢管 (骨 )含钢率、纵筋配筋率。

圆钢管型钢再生混凝土组合柱滞回性能非线性有限元分析

基于圆钢管型钢再生混凝土组合柱低周反复荷载试验研究,采用OpenSees软件对该组合柱进行了滞回性能数值分析,获取了组合柱的滞回曲线及抗震性能指标,并与试验结果进行了比较,验证了组合柱数值模型的合理性。在此基础上,对组合柱的滞回性能开展了参数影响分析。结果表明:再生骨料取代率从0增大到100%,组合柱的峰值荷载下降了7.78%,延性略有降低;提高再生混凝土强度、型钢强度及圆钢管强度,对于提升组合柱的承载力及刚度是有利的,但却使组合柱的脆性增大;随着轴压比的增大,组合柱的承载力呈现先上升后下降的趋势,而延性逐渐变差;型钢配钢率从5.54%增至9.99%,组合柱的峰值荷载提高了24.34%,但对于改善组合柱的延性不明显;增大钢管壁厚对组合柱的承载力和延性均是有利的。

钢管混凝土柱-软钢板组合高墩受压性能试验

为改善传统钢筋混凝土高墩桥梁的抗震性能,基于能力设计原理和结构抗震韧性设计理念,本文提出一种可更换部件的四肢钢管混凝土柱-软钢板组合箱形截面高墩。本文设计制作了1/10比例的缩尺试件,通过轴心和偏心受压试验,研究荷载偏心率、软钢板厚度等对新型组合高墩受压性能的影响。试验结果表明:新型组合高墩试件在轴压作用下,四肢钢管混凝土柱基本整体协调变形;当加载至试件破坏时,四肢钢管及软钢板均早已受压屈服,钢管套箍作用充分发挥;破坏形态呈整体弯曲失稳。在受偏心压力作用且偏心率不超过0.405时,四肢钢管混凝土柱全截面受压,组合截面纵向应变分布在弹性阶段基本满足“平截面假定”,在弹塑性阶段近似满足“拟平截面假定”;当加载至试件破坏时,破坏形态亦呈整体弯曲失稳。此外,钢系梁受力较小,仅起构造作用;而增大软钢板厚度,可有效提高新型组合高墩的截面抗弯刚度和正截面受压承载力,降低其侧向挠度;故在计算新型组合高墩的受压承载力时,应充分考虑软钢板的“结构元件”作用。

基于面积比的钢管混凝土劲性骨架组合柱承载力

以面积比为参数,对基于使用极限状态的钢管混凝土劲性骨架组合柱的承载力进行研究,分析了面积比对组合柱受力特性的影响。试验表明不同面积比下,组合柱表现出不同的受力状态;有限元分析表明扩大对面积比参数范围的研究,发现在不同钢管、外包混凝土、核心混凝土强度和纵筋配筋量下,面积比对组合柱承载力的影响规律都呈现先增大后减小的趋势;对比分析现有组合柱的承载力计算方法,表明其都不能很好预测大面积比下组合柱的承载力;根据试验和有限元分析的结果,可利用2个临界面积比,分三区段建立组合柱承载力计算公式,结果与有限元值比较,吻合较好,差值在10%之内。

浅析钢管混凝土劲性骨架复合柱极限承载能力计算方法

钢管混凝土劲性骨架复合柱是由钢管混凝土结构和钢筋混凝土结构优化复合而成的高性能结构。在轴压承载能力计算时,通常采用简化计算方法,这些方法一般采用叠加原理。以某钢管混凝土劲性骨架复合短柱为例,采用简单叠加法、综合折减叠加法、分区折减叠加法3种简化计算方法进行计算,并与有限元法计算结果进行比较分析。结果表明:3种简化计算方法中,分区折减叠加法与有限元法计算结果最为接近,因此,这2种方法可适用于复合柱的轴压承载能力计算。

钢管高强混凝土组合柱的轴压性能有限元分析

为了研究钢管高强混凝土组合柱的轴压性能,利用几个已有组合柱的试验数据,对ABAQUS软件的参数进行标定,完成了数值模拟与参数分析。分析结果表明,所选参数能够较好地模拟钢管高强混凝土组合柱的轴向受力性能。文中给出了箍筋间距、钢管套箍指标、含钢率以及管内混凝土强度4个参数对组合柱轴压性能的影响,以供设计参考。

环肋加强钢管混凝土劲性斜柱节点核心区施工技术

近年来,建筑材料越来越朝着高层化、多层化和超高层化发展,为各类新技术和材料的广泛应用奠定了良好的基石。钢管混凝土因其优异的力学性能和耐久性受到愈来愈多的关注,但在实际施工中,梁柱节点施工仍是一个棘手的问题,阻碍了其发展。为了提升钢管混凝土劲性斜柱节点核心区施工效率及施工质量,文章根据施工现场的实际需求优化了现有施工工艺,研发了环肋加强钢管混凝土劲性斜柱节点核心区施工技术,解决了钢管混凝土斜柱节点核心区施工难题。

劲性钢管混凝土组合柱在我国的研究进展

介绍了劲性钢管混凝土组合柱的特点,总结了该类构件在国内的研究现状,提出了若干需要着重解 决的问题．

内置开孔钢板加劲肋的L形宽肢钢管混凝土组合柱轴压性能研究

为研究内置开孔钢板(PBL)加劲肋的宽肢钢管混凝土组合柱(W-LCFST)的轴压性能,以L形双板连接钢管混凝土组合柱(LCFST-D)的轴压试验为基础,开展了W-LCFST柱参数化分析。结果表明:添加PBL加劲肋可增强混凝土和钢板之间的相互作用,与未添加PBL加劲肋的试件相比,添加1组PBL加劲肋,承载力提高了3.8%~5%,延性系数提高了14.3%~25.7%;添加2组PBL加劲肋,承载力提高了7.9%,延性系数提高了29.2%。最后,基于Mander理论,提出了预测W-LCFST柱截面承载力的计算公式,并将预测公式计算结果、日本规范Recommendations for design and construction of concrete filled steel tubular structures(AIJ-CFT(1997))、美国规范Load and resistance factor design specification for structural steel buildings(AISC-LRFD(1999))、《矩形钢管混凝土结构技术规程》(CECS159:2004)分别与有限元结果进行了对比。结果表明:上述公式计算结果均较为保守,但所提出的预测公式计算结果更加准确,平均误差为7%。

钢管混凝土组合T形短柱轴压力学性能研究

在总结分析各种异形钢管混凝土柱工程应用的基础上,提出矩形钢管混凝土组合焊接T形柱(Welding Rectangular Composite T-shaped Concrete-Filled Steel Tubular Column,简称WRC-T钢管混凝土柱).考虑约束效应系数、长径比、肢长腹比等参数的影响,设计制作20个WRC-T钢管混凝土短柱试件,通过短柱的轴心受压试验,考察试件的破坏形态,实测试件的荷载-变形曲线和极限承载力,分析各参数对此类短柱轴压力学性能的影响.应用大型有限元软件ABAQUS6.5进行数值模拟分析,将数值模拟结果与试验结果进行比较,两者符合较好.研究表明,WRC-T钢管混凝土短柱的两个组成部分能很好地协同工作,力学性能好,便于施工;利用有限元软件ABAQUS6.5中的C3D8R单元进行实体建模可以较好地模拟WRC-T钢管混凝土短柱的力学性能.

钢管混凝土叠合柱边框组合核心筒抗震性能试验研究

为了比较带钢管混凝土叠合柱边框组合核心筒与带钢管混凝土边框组合核心筒的抗震性能,进行了1个钢管混凝土叠合柱边框组合核心筒模型和1个钢管混凝土柱边框组合核心筒模型的低周反复荷载试验研究,2个模型均按1/6缩尺.在试验基础上,分析比较了2个核心筒的承载力、延性、滞回特性、刚度及其衰减过程、耗能能力和破坏特征.研究表明,钢管混凝土叠合柱边框组合核心筒比钢管混凝土柱边框组合核心筒的抗震性能显著提高;承载力简化计算模型的计算结果与实测结果符合较好.

钢管混凝土组合柱压弯性能试验及承载力计算

现行叠合柱规程CECS188∶2005计算钢管混凝土组合柱压弯承载力时,不计钢管作用影响,构件承载能力未充分利用。为此,该文通过钢管混凝土组合柱偏心受压试验,考察破坏形态及约束机理,完善压弯承载力计算理论。研究表明:钢管混凝土组合柱发生大、小偏心受压破坏,以受拉区纵筋达到屈服强度,同时混凝土受压边缘达到极限压应变为界限破坏准则;截面应变符合平截面假定,其中钢管横向应变随着偏心距减小而增大,即钢管约束作用增强,倾向于轴心受压构件而不可忽略;最后提出能够考虑钢管及其约束作用的正截面压弯承载力计算公式,通过40组试验样本的验证表明,该方法计算合理可靠,可用于指导设计。

带圆钢管的劲性高强混凝土轴压短柱的承载力及可靠度分析

为了探求一个合理的设计公式来计算带圆钢管的劲性高强混凝土柱在轴压下的极限强度,完成了包含13个短柱试件在内的轴心受压试验以研究该类柱在轴压下的破坏模式和极限强度.试验结果表明,在荷载作用下,直到荷载接近极限值时,柱中钢管、纵向钢筋以及混凝土三者之间的纵向应变基本上是协调的,计算结果与试验结果吻合良好,因此可以采用叠加原理来计算带圆钢管的劲性高强混凝土柱在轴压下的极限承载力.此外,分析了该极限承载力计算公式的可靠度水平.分析结果表明,该承载力计算满足GB50068-2001对构件可靠指标的要求.

GFRP-再生混凝土-钢管组合柱轴压力学性能试验研究

FRP管-再生混凝土-钢管组合柱作为一种新型组合构件,由外FRP管、内钢管以及两管之间填充的再生骨料混凝土3部分组成,其中再生骨料混凝土的应用,有利于促进建筑结构的绿色化、节能化。通过对21根这种组合柱进行单调轴压试验,研究不同再生骨料替代率及不同FRP管厚度对这种组合结构的轴压力学性能的影响。试验结果表明,该新型组合柱相比于填充普通骨料的双管柱承载力有所下降,但延性却有明显提高,有利于抗震;再生骨料替代率为30%的双管组合构件力学性能较好;同时,相比于FRP约束实心组合柱,再生骨料的双管空心柱也表现出良好的约束效果。

轴心受压钢骨-钢管高强混凝土组合柱力学性能的研究

提出了一种重载柱设计的新模式 ,即钢骨钢管混凝土组合柱 .该组合柱是将钢骨插入钢管中 ,然后内填混凝土形成 .通过 1 3根组合柱的轴心受压试验 ,研究了钢骨钢管高强混凝土组合柱的工作机理、延性和极限承载力 ,讨论了影响这种组合柱性能的主要因素 ,包括套箍指标、配骨指标和长细比等 .研究结果表明 ,这种新型组合柱具有较高的承载力和良好的延性 ,可减小柱截面尺寸 ,增大建筑物使用空间 .根据试验结果 。

矩形钢管混凝土翼缘的H型蜂窝组合柱特征值屈曲性能

为研究矩形钢管混凝土翼缘的H型蜂窝组合柱(STHCC)稳定性能,以截面形式、约束条件、构件长度和混凝土强度等级为主要参数,设计11根不同截面形式的H型蜂窝钢柱及18根STHCC构件;基于构件的简化力学模型和本构模型,利用ABAQUS有限元软件建立29根试件的有限元模型,开展构件的特征值屈曲分析,将有限元数值解与实验数据进行对比,两者吻合较好,验证有限元建模方法的合理性。基于18根STHCC构件特征值屈曲分析,提取变形云图和屈曲荷载,考察屈曲荷载随截面形式、构件长度、约束方式、混凝土强度等级和加劲肋的变化规律,给出STHCC在实际工程中的设计建议。结果表明:STHCC构件的整体稳定性比普通H型蜂窝钢柱、钢管翼缘的H型蜂窝钢柱的好,在相同用钢量条件下,屈曲荷载分别提高1.88、1.23倍;在STHCC构件钢管翼缘内设置加劲肋后,屈曲荷载提高1.31倍,合理设置加劲肋可以大幅提高组合柱的整体稳定性。随着混凝土强度等级的增加,构件屈曲荷载提高幅度越来越小。根据有限元数值解,通过简化混凝土影响系数建立STHCC构件的屈曲荷载计算公式,获得的屈曲模态为该类组合柱非线性稳定性能提供初始缺陷形态。

异形钢管混凝土组合柱-钢梁顶底角钢连接节点抗震性能研究

为研究异形钢管混凝土组合柱-钢梁顶底角钢连接节点的抗震性能,对节点试件进行低周往复荷载试验及ANSYS非线性有限元分析。结果表明:破坏源于节点区钢梁翼缘屈曲,顶底角钢屈服形成塑性铰,节点产生大转动变形;各试件滞回曲线较为饱满,呈倒"S"形,延性系数均大于2.55,节点具有较好的耗能能力;角钢厚度、高强螺栓直径对节点承载力和变形能力影响显著,增大角钢厚度及高强螺栓直径,节点延性系数略有降低,但极限承载力明显提高;有限元节点应力分布及破坏特征与试验现象基本一致,屈服承载力、极限承载力有限元计算值与试验值吻合较好;轴压比对节点抗震性能影响较小,相较于螺栓性能等级,钢材强度等级对节点刚度及承载力影响更为显著。

方钢管混凝土柱-外包钢混凝土组合梁连接节点滞回性能分析

提出了一种新型的方钢管混凝土柱与外包U形钢混凝土组合梁连接节点形式:隔板贯通部分钢筋贯穿式节点。设计了3个节点试件,对其进行低周反复荷载试验,利用ANSYS软件对低周反复荷载作用下的节点试件进行非线性有限元分析并与试验结果对比。结果表明:有限元分析得到的节点破坏形态、应力分布、滞回曲线、骨架曲线与试验结果吻合较好。在此基础上,对发生梁端塑性铰破坏模式的节点滞回性能进行参数分析,研究楼板厚度、U形钢壁厚、组合梁纵向受力钢筋配筋率、贯通隔板厚度以及轴压比对节点滞回性能的影响。研究结果表明:楼板厚度和U形钢壁厚对节点滞回性能有显著的影响,组合梁纵向受力钢筋配筋率对节点滞回性能影响较为显著,贯通隔板厚度和轴压比对节点滞回性能影响很小。

配钢管高强混凝土芯柱的异强组合短柱轴压性能

以套箍指标、钢管内外混凝土强度等级、钢管外围混凝土配箍率、组合柱纵筋总配筋率和组合柱截面含钢管混凝土率为主要参数,设计36根配钢管高强混凝土芯柱的异强组合短柱(SGCC)构件;借助ABAQUS有限元软件,选取合理的材料非线性本构模型及网格尺寸,建立18根试验试件的有限元模型并分析轴压性能,比较有限元数值解与试验数据;提取36根组合短柱应力—变形云图和轴力—应变全过程曲线,考察轴压承载力、弹性阶段刚度和延性等参数的变化规律;根据有限元数值解,引入轴压承载力折减因数,基于叠合原理建立SGCC轴压承载力简化计算公式。结果表明:SGCC钢管高强混凝土套箍指标、钢管外围混凝土配箍率和组合柱截面含钢管混凝土率对组合柱轴压承载力和延性影响显著。该结果为SGCC框架体系的工程应用提供指导。