双金属复合管混凝土构件受弯滞回性能研究

在不锈钢(外)-碳素钢(内)双金属复合管内填入混凝土所形成的双金属复合管混凝土(CFBT)构件,具有良好的受力性能和耐腐蚀性。为研究CFBT构件在低周往复荷载作用下的弯曲滞回性能,开展了3个CFBT试件和1个传统碳素钢管混凝土(CFST)试件的加载试验和有限元模拟,分析不同混凝土强度条件下试件的破坏形态、荷载-变形滞回曲线、骨架曲线、承载力和刚度等受力性能。研究结果表明:往复荷载作用下CFBT受弯构件的变形和破坏特征与CFST受弯构件相似,最终均呈现为底梁附近钢管局部鼓曲、对应位置的内填混凝土压溃破坏;所有构件的弯曲滞回曲线饱满,无明显捏拢和退化现象,表明双金属复合管与内填混凝土能有效共同工作,使整体构件具有良好的承载力和滞回耗能能力;内填混凝土的强度对CFBT构件受弯承载力和滞回性能的影响不显著;在常用金属材料强度范围内,双金属复合管的不锈钢与碳素钢材料厚度比对CFBT受弯构件的受力性能无明显影响;增大碳素钢的强度或提高含钢率可有效提高CFBT受弯构件的受弯承载力。利用现有的CFST受弯构件计算模型可较好预测相同几何和材料参数条件下CFBT构件的受弯承载力。

双金属复合管海水海砂混凝土短柱的轴压性能与承载力分析

基于有限元程序ABAQUS,建立双金属复合管海水海砂混凝土(SSCFBT)短柱构件的精细化有限元模型,对轴压状态下模型的破坏形态、荷载-变形关系、内力分配和钢-混凝土界面接触作用进行研究,并开展参数分析。结果表明:双金属复合管与内填混凝土之间的共同工作性能良好,其荷载-变形曲线可分为3种类型,由双金属复合管对混凝土的约束效应系数决定。通过参数分析,得到了不同参数对SSCFBT短柱轴压承载力的影响规律,并验证了已有相关计算公式用于预测SSCFBT短柱轴压承载力的可行性。

应变硬化水泥基复合材料增强钢筋混凝土构件受弯性能试验研究

设计了1组钢筋混凝土梁构件(RC)和3组应变硬化水泥基复合材料增强钢筋混凝土梁构件(U-10、U-30、U-50),研究了应变硬化水泥基复合材料层厚度(0、10、30、50 mm)对构件受弯性能的影响。结果表明:与RC构件相比,U-10、U-30和U-50构件的承载能力分别提高了16.5%、34.8%和61.0%;在加载过程中,纵向钢筋先屈服,然后应变硬化水泥基复合材料增强层开始承担荷载,且增强层表面出现众多细小裂缝,此后,部分细小裂缝局部化,增强层韧性逐渐丧失,承载能力下降,并最终保持与钢筋混凝土基梁一致。

双金属复合管混凝土轴拉性能有限元分析

选择合理的材料本构模型、单元类型、网格划分技术和边界条件,建立双金属复合管混凝土构件在轴拉荷载作用下的有限元分析模型,并利用双金属复合管混凝土(CFBT)轴压试验和钢管混凝土(CFST)轴拉试验的结果对模型的可靠性进行验证.基于验证后的有限元模型,对CFBT轴拉构件的受力机理和破坏形态进行研究,分析不同参数对构件轴拉承载力的影响规律.研究结果表明:核心混凝土可有效限制双金属复合管在拉伸过程中的内缩变形,使钢管处于复合受力状态;CFBT构件的轴拉承载力比双金属复合管提高15%左右;随着不锈钢厚度的增大,构件的轴拉承载力逐渐提高;核心混凝土的强度对构件承载力的影响不明显.

双金属复合构件离心铸造技术

轧辊、无缝管和环类零件等是核电火电、石油化工和大型轧机等高端装备的关键基础构件,具有承载、连接和传动等作用,品种多、用量大、用途广。单一金属材料轧辊、无缝管和环件在性能上越来越难以满足重大装备在极端严酷环境下的服役性能要求,如在高磨损、高腐蚀环境下不仅需要考虑构件材料本身的力学性能,还必须采用抗磨损、抗腐蚀合金提高构件的力学性能和延长其使用寿命。因此,将具有不同性质的两种材料复合在一起组成双金属复合构件,可以实现两种单一金属组元性能的优势互补。单侧性能要求较高时,双金属构件可以取代稀有、贵重金属,在深空探测、风电、石化和远洋船舶等领域应用广泛。由于双金属材料成分、结构和性能的差异,其复合界面形态与结合特点是该类构件制造的关键。经过多年的研究与发展,已实现了复合辊、复合管等双金属复合构件离心铸造技术生产。双金属复合辊为外层卧式离心铸造、内层重力填充铸造,双金属复合管内、外层均为典型的卧式离心铸造,双金属结合界面形态受外层浇注温度、内外层浇注间隔时间和铸型转速的影响,结合层厚度的影响因素主要为浇注温度和凝固方法,复合构件性能主要取决于结合界面的性能;在复合辊和复合管离心铸造过程中,加以电磁控制和多元合金变质处理,以及离心铸造复合后进行阶梯热处理,均能够改善结合界面形态与成分分布均匀性,从而提高其结合性能,离心铸造复合成形机理主要为冶金结合。本文综述双金属复合构件离心铸造技术的研究现状,以典型双金属复合辊和复合管为研究对象,分析其离心铸造工艺特点与成形规律,探讨工艺参数对结合界面和结合性能的影响规律,揭示离心铸造过程中的组织演变机理,指出双金属构件离心铸造中存在的问题。结合盘状类环形零件的特点,展望双金属离心铸造复合构件的发展趋势与重点研究内容。

钢丝网复合砂浆加固混凝土受弯构件非线性分析

对用钢丝网复合砂浆加固的钢筋混凝土梁进行了正截面抗弯试验研究。试验包括16根用钢丝网加固的梁和两根未加固的对比梁,采用U形三面的加固方式(钢丝网复合砂浆包裹了梁的受拉面及两个侧面)。试验中对比了加固与未加固构件的裂缝开展情况、跨中挠度以及极限荷载。试验结果表明,钢丝网复合砂浆薄层可以明显地提高钢筋混凝土梁的抗弯承载力,提高抗裂性能,增强构件的抗弯刚度。理论部分采用非线性的方法得到加固构件的荷载-挠度曲线,与试验结果比较,有较好的吻合。

力素比对预应力混凝土复合受力构件强度及破坏形态的影响

构件的受力特征及承载力大小与许多因素有关,当构件其他内在因素不变时,力素比对构件的强度及破坏形态有很大影响。以预应力混凝土构件在弯、剪、扭复合受力下的板-桁模型理论为基础,按照力的平衡、力矩平衡、变形协调及材料本构关系等建立了相应的计算方程及全过程分析程序。利用此方法分析了在小扭弯比情况下,不同力素比对复合受力构件强度及破坏形态的影响,经试验值和理论值对比符合情况较好。

复合玻璃纤维加固钢筋混凝土受弯构件的性能研究

通过对复合玻璃纤维加固的钢筋砼试件的试验及结果分析 ,探讨其对构件抗弯承载能力、挠度、裂缝开展的影响 。

混凝土复合受扭构件的统一理论及承载能力设计方法

采用协调压力场 -变角空间桁架模型对复合受扭构件进行受力分析 ,建立了统一理论强度相关方程 ,并以此方程为基础 。

钢筋混凝土复合受扭构件的开裂扭矩计算

推导了钢筋混凝土复合受扭构件开裂扭矩计算公式 ,分析了弯矩、压力、剪力对开裂扭矩的影响 .通过所做 8根受双向偏压反复扭矩作用构件的试验结果分析 ,提出了复合受扭构件开裂扭矩实用计算公式 ,并对 2

尖端形椭圆钢管混凝土构件压扭复合受力性能分析

文章基于等效本构模型建立了尖端形椭圆钢管混凝土(oval-ended elliptical concrete-filled steel tubular,OECFST)构件在压扭复合受力下的有限元分析模型,揭示了OECFST构件在压扭复合受力状态下的受力机理和破坏模式,探讨了不同截面形式下轴压比对扭矩转角曲线的影响,分析了钢材强度、混凝土强度、含钢率、长短轴比及截面面积等参数的影响规律。结果表明:OECFST构件在压扭复合受力下表现出良好的塑性性能,且轴压下抗扭承载力随着钢材强度、含钢率的增大而增大,随着长短轴比的增大而减小,混凝土强度的改变对其影响较小;随着约束效应系数增大,轴压比值与扭矩比值的相关系数有所提高,长短轴比和尺寸效应对其影响较小。研究成果可为OECFST结构设计和应用提供参考。

玻璃钢-菱镁混凝土复合构件的研究

提出了把玻璃钢与菱镁混凝土复合在一起制成新型构件,从组分材料特性和组合结构两方面综合阐述了玻璃钢-菱镁混凝土复合构件的优越性,对该构件进行了初步试验研究,其结果显示,在强度、刚度满足要求的前提下,玻璃钢-菱镁混凝土柱较之角钢、普通混凝土柱有轻质高强的特性.

海水海砂混凝土及FRP加强构件性能研究综述

利用海水海砂制备混凝土可以解决淡水河砂资源匮乏的问题,同时利用纤维增强复合材料(FRP)代替普通钢筋来增强海水海砂混凝土构件可以避免钢筋锈蚀导致结构性能降低的问题,海水海砂混凝土及FRP加强构件的性能对结构安全至关重要。通过文献调研,对海水海砂混凝土及FRP加强构件的力学性能和耐久性进行分析,并提出FRP-海水海砂混凝土在海洋工程建设中的应用领域和进一步研究方向。结论是:相比于普通混凝土,海水海砂混凝土早期强度高而后期强度低;海水海砂混凝土耐久性的研究目前主要集中在抗渗性能和抗碳化性能两个方面;利用FRP加强海水海砂混凝土构件可以有效提高其耐久性,改善海水海砂混凝土构件力学性能;FRP-海水海砂混凝土具有轻量化和高强度的特性,在海洋工程领域有广泛的应用前景。

复合受力状态下混凝土构件的破坏

用混凝土的破坏准则分析了复合受扭构件的各种破坏,我国现行的混凝土结构设计规范中的压弯剪扭复合受力构件计算公式偏于保守,不利于普通和高强混凝土的受扭承载能力的计算,应用调压力场———变角空间桁架模型对压弯剪扭复合受扭构件进行受力分析得出的承载能力计算公式简单,适用性强,值得推广。

双金属复合管充液压形成形研究

目的促进双金属复合管中空构件在实际生产中的应用与推广。方法通过实验和数值模拟,研究双金属复合管室温下充液压形的可行性,分析内压对管材缺陷的影响,总结主要缺陷形式及缺陷的发生原因。结果室温成形时所需压力仅为15 MPa。对于Fe/Al双金属复合管而言,当其内压增大至17 MPa时,则回弹量很小,通过控制坯料的回弹量即可减小内外管间隙缺陷。成形件壁厚分布均匀,且内压对其影响较小。结论充液压形可在室温下成形双金属复合管。回弹是成形件存在间隙的主要原因,间隙随着内压的增大而减小。

型钢混凝土复合受扭构件的恢复力模型研究

为建立型钢混凝土复合受扭构件的恢复力模型,进行了6个1/2比例的型钢混凝土柱在低周反复荷载作用下的复合受扭试验。试验考虑了轴压比、混凝土强度、扭弯比、配钢率和配箍率对型钢混凝土柱复合受扭滞回特征的影响。通过对试验结果的回归分析及其理论分析,及扭矩-扭率骨架曲线特征点的计算公式,提出了反复加载下强度退化率和卸载刚度的确定方法。并建立了型钢混凝土复合受扭构件的扭矩-扭率恢复力模型,可供型钢混凝土复合受扭构件非线性地震反应分析和工程设计参考。

纤维增强复合材料筋混凝土受弯构件裂缝宽度计算

为评估和校准现行规范中纤维增强复合材料(fiberreinforced polymer, FRP)筋混凝土受弯构件裂缝宽度计算公式,系统收集了国内外FRP筋混凝土(FRP-RC)受弯构件裂缝宽度试验数据。基于若干筛选原则,建立了包含111根FRP-RC受弯构件的数据库。通过对比最大裂缝宽度试验值和计算值,评估了国内外3部常用规范的适用性。结果表明,规范GB 50608—2010严重低估了裂缝宽度,尤其低估了GFRP-RC和BFRP-RC构件的裂缝宽度;相比之下,规范CJJ/T 280—2018能较准确地预测裂缝宽度,而规范ACI440.1R-15高估了裂缝宽度。基于该数据库,通过引入弹性模量比Ef/Es修正了规范GB 50608—2010中的裂缝间纵向受拉筋应变不均匀系数ψ,并分别校准了3部设计规范中的FRP筋表面形态黏结特性系数。

型钢混凝土复合受扭构件滞回性能的研究

为研究型钢混凝土复合受扭构件的滞回性能,试验考虑了轴压比、混凝土强度、扭弯比和配箍率对型钢混凝土柱复合受扭滞回性能的影响,研究了5个1/2比例的十字型钢混凝土柱在低周反复荷载作用下的复合受扭性能,同时,还与1个钢筋混凝土复合受扭柱进行了对比试验。并采用ABAQUS软件对试验全过程进行了数值模拟,发现,模拟结果与试验结果基本吻合,证明了用本文有限元分析方法来研究型钢混凝土构件的受扭性能是可行的。

纤维增强塑料/钢筋混凝土复合构件的侧向变形效应

本文对FRP包覆RC复合构件的侧向变形效应进行初步探讨 。

高强混凝土无腹筋构件在弯剪扭复合作用下剪扭工作性能的研究

通过试验分析，研究了高强混凝土无腹筋构件在弯剪扭复合作用下的破坏形态、开裂荷载及其相关关系，极限承载力及其相关关系，并提出了极限承载力的计算公式。