钢筋PVA-ECC柱复合受扭性能试验研究及损伤分析

为研究复合受力状态下钢筋PVA-ECC构件的受扭性能,进行了9根PVA-ECC柱和1根普通混凝土(RC)柱的单调加载试验,考虑不同轴压比、扭弯比、剪跨比、纵筋配筋率和箍筋间距等参数,研究其破坏特征、扭矩-扭率曲线特征,并进行了损伤演变分析。结果表明,PVA-ECC试件受力过程均经历了弹性阶段、弹塑性阶段和破坏阶段;PVA-ECC试件在受扭承载能力和扭转变形方面与RC试件相比有很大提升;降低轴压比、增大扭弯比和剪跨比可有效提高试件的扭转延性,减小箍筋间距和剪跨比、增大轴压比可有效延缓试件开裂;采用PVA-ECC材料能有效抑制试件的损伤发展;剪跨比、纵筋配筋率和箍筋间距对复合受扭作用下试件的损伤有较大影响;纵筋配筋率越大和剪跨比、箍筋间距越小,试件复合受扭的损伤程度越小。

基于ABAQUS的倒L形型钢混凝土梁受扭性能研究

为研究倒L形型钢混凝土梁的受扭性能,结合相关试验研究,采用ABAQUS有限元软件对5个试件作了建模分析,研究了混凝土强度、箍筋间距、纵筋配筋率、型钢型号、型钢与混凝土黏结滑移建模方法等对倒L形梁抗扭性能的影响。结果表明:混凝土强度等级对试件的极限承载力影响较大,但对试件延性和耗能能力的影响较小;纵筋配筋率对试件抗扭能力几乎没有影响;减小箍筋间距、提高型钢型号可以提升试件的延性和承载力;型钢-混凝土界面采用内聚力模型较摩擦接触模型的精度更高,但是计算成本相对较大,参数获取复杂。

钢-混凝土组合梁受扭性能全过程分析

在合理假定的基础上,根据混凝土、钢梁和钢筋的本构关系,利用平衡及变形协调条件,推导出了适用于组合梁受扭全过程分析的一系列方程式,并提出了组合梁受扭分析的简化算法。然后,用VC++6.0编制了分析程序,制作了输入和输出的可视化界面。最后,对实验和理论分析结果进行了对比,结果表明方法合理,精度满足要求。

圆端形椭圆钢管混凝土受扭性能数值分析及抗扭承载力计算

为探究圆端形椭圆钢管混凝土构件的受扭性能和抗扭承载力计算方法,采用ABAQUS建立了圆端形椭圆钢管混凝土构件在纯扭作用下的有限元分析模型。为解决核心混凝土本构关系问题,提出了一种关于圆端形椭圆钢管核心混凝土本构关系的新等效方法,利用已有试验结果验证了等效方法的可行性和数值分析模型的准确性。开展了纯扭作用下圆端形椭圆钢管混凝土构件性能的参数分析,研究参数包括钢材强度、混凝土强度、含钢率、长短轴比和截面尺寸等。揭示了圆端形椭圆钢管混凝土构件在纯扭作用下的受力机理,提出了圆端形椭圆钢管混凝土构件的抗扭承载力简化计算公式。结果表明:构件抗扭承载力随钢材强度、截面尺寸、含钢率增大而增大,随长短轴比增大而减小;研究成果将为圆端形椭圆钢管混凝土构件的设计提供参考。

焊接栓钉型钢混凝土梁的受扭性能分析

为了研究栓钉对型钢混凝土梁抗扭性能的影响,基于前期完成的7根焊接栓钉型钢混凝土梁试件的受扭试验结果,采用ABAQUS有限元软件进行多参数拓展数值模拟研究,探讨了焊接栓钉的间距、直径、位置和长度等变化参数对型钢混凝土梁抗扭性能的影响。结果表明:焊接栓钉型钢混凝土梁与梁普通型钢混凝土梁相比,其抗扭性能更优越;栓钉焊接在腹板上较焊接在翼缘上好,腹板和翼缘交错焊接栓钉,试件抗扭性能最好;增大栓钉直径对抗扭性能影响不大;栓钉间距取250~350 mm之间时,抗扭性能较好;栓钉长度延伸至纵向钢筋保护层厚度范围内,其抗扭效果更好。研究结果可为该类构件的进一步科学研究和工程应用提供参考。

椭圆钢管混凝土受扭性能及抗扭承载力计算

为研究椭圆钢管混凝土构件的受扭性能和抗扭承载力计算,文章通过ABAQUS建立了椭圆钢管混凝土受扭构件的理论分析模型,开展了椭圆钢管混凝土构件受扭性能的参数分析,研究参数包括钢材强度、混凝土强度、截面含钢率、截面面积和长短轴比,揭示了椭圆钢管混凝土构件在纯扭状态下的受力机理,提出了椭圆钢管混凝土纯扭构件的抗扭承载力简化计算公式。研究结果表明:椭圆钢管混凝土构件的抗扭强度承载力随着钢材强度、截面面积和含钢率的增大而增大;椭圆钢管混凝土构件的扭矩(T)-转角(θ)曲线可分为弹性阶段、弹塑性阶段和塑性强化阶段,表现出良好的塑性性能;提出的椭圆钢管混凝土构件抗扭强度承载力公式可用于椭圆钢管混凝土设计中。

型钢混凝土柱复合受扭性能的非线性有限元分析

基于4个比例为1:2的H型钢混凝土柱在单调荷载下的复合受扭试验,运用ABAQUS建立相应的有限元分析模型。通过对比开裂扭矩、极限扭矩和扭矩-扭率曲线,验证了有限元分析在型钢混凝土复合受扭性能研究方面的有效性,分析了轴压比、扭弯比和混凝土强度对型钢混凝土柱复合受扭性能的影响。研究结果表明,提高轴压比可提高型钢混凝土柱的极限扭矩,但对其后期延性不利;扭弯比的减小使弯曲损伤加大,对于构件极限抗扭不利;提高混凝土强度可提高构件的极限扭矩,但后期延性变差。

双空间钢构架混凝土组合柱复合受扭性能试验研究

双空间钢构架混凝土柱是在空间钢构架混凝土柱中内埋空间钢构架所形成的组合柱,是一种新型的钢-混凝土组合柱。为了研究这种新型钢-混凝土组合柱在轴力、弯矩、剪力和扭矩复合作用下的受扭性能,以轴压比、内侧和外侧空间钢构架缀条的体积配箍率等为设计参数,进行6根双空间钢构架混凝土组合柱试件在轴力、弯矩、剪力和扭矩复合作用下的静力试验,对双空间钢构架混凝土柱在复合受扭作用下的破坏形态、开裂扭矩、扭矩-扭率曲线等受扭性能进行分析。结果表明,双空间钢构架混凝土组合柱具有较高的抗扭承载力和抗扭转能力。其他条件相同,双空间钢构架混凝土柱在复合受扭作用下承受的扭矩及相应的扭转角随着轴压比的增大而提高,随着内侧或外侧空间钢构架的体积配箍率的提高而增大。基于试验研究提出了双空间钢构架混凝土复合受扭柱的开裂扭矩的计算公式,可以用来预测试件的开裂扭矩。

装配式预应力混凝土框架梁柱压接接缝受扭性能试验研究

装配式预应力混凝土框架结构体系适用于大柱网重荷载建筑,其边框架梁受扭是不可忽视的受力状态,因此对梁柱压接接缝扭转受力机理和承载性能进行研究很有必要。本文设计制作了15个装配式梁柱压接试件,并对其进行静力纯扭转试验,试验中观察了试件的破坏现象、记录了扭矩-扭转角关系及相关特征点。结合试验现象及对试验结果进行分析表明:预加力可显著提升接缝的受扭承载力和延性,受扭承载力和延性与预压应力呈正相关关系;预应力筋的销栓作用可提高接缝的受扭承载力和延性;结合面凿毛处理,接缝材料掺入适量聚丙烯纤维均有利于提高受扭性能。

型钢混凝土柱在单调荷载作用下的受扭性能试验研究

试验共采用3个试件,通过它们在复合受力下的单调受扭试验,得到了型钢混凝土柱在单调荷载下的裂缝形成和发展规律及破坏特征。试验主要通过控制轴压比、扭弯比来分析型钢混凝土构件在压弯剪扭作用下的受扭性能。结果表明,轴压比的增加提高了试件的初始刚度和承载力,扭弯比的增加显著提高了试件初始刚度。

H型钢混凝土梁受扭性能试验研究及理论分析

为研究H型钢混凝土梁的受扭性能,以不同种类型钢及不同配筋方式为研究参数,完成了2根钢筋混凝土对比梁,6根H型钢混凝土梁的纯扭试验,分析了试件的受力过程、破坏形态等,研究了H型钢混凝土梁独特的裂缝开展与分布规律。试验和分析结果表明,钢筋及型钢对试件的开裂扭矩的提高作用可忽略不计,但在一定程度上提高了试件的极限扭矩,且型钢能显著改善试件开裂后的变形性能和后期抗扭刚度。

预应力钢箱高强混凝土组合梁受扭性能试验

为掌握预应力钢箱高强混凝土组合梁的受扭性能,以箍筋间距和预应力等级为主要参数设计了3根足尺试验梁,在自行研制的扭转试验装置上进行试验,得到了试验梁的扭矩-扭率曲线、钢筋扭矩-应变曲线、钢梁及混凝土应变分布等重要参数,对破坏形态与工作机理进行了详细分析。采用预应力影响系数,推导出了该类组合梁的开裂扭矩计算公式;基于变角空间桁架模型理论,推导出了极限扭矩计算公式,并将计算值和实测值进行了对比分析。结果表明:计算值与试验值吻合良好;受扭承载力由混凝土翼板和钢箱梁组成的箱形梁承担;预应力等级对试验梁开裂扭矩影响明显,而箍筋间距和预应力等级对试验梁极限抗扭承载力影响不大。

槽钢骨架型钢混凝土梁受扭性能试验研究

为研究配槽钢骨架型钢混凝土梁在扭矩作用下的受力性能,设计了4根配槽钢骨架型钢混凝土梁和1根普通钢筋混凝土梁对比试件,通过观察配槽钢骨架型钢混凝土梁在扭矩作用下的受力过程及破坏形态,探讨混凝土强度、配箍形式、缀条形式及其间距等对试件受扭承载力的影响。试验结果表明:截面配钢率对提高梁的开裂扭矩作用不明显,但槽钢骨架能显著提高试件的极限扭矩和后期抗扭刚度,还能有效改善构件的延性。最后提出配槽钢骨架型钢混凝土梁开裂扭矩和极限扭矩的计算公式。

预应力钢箱高强混凝土组合梁受扭性能全过程分析

为研究预应力钢箱高强混凝土组合梁从加载到破坏受扭全过程的力学性能,把受扭全过程分为开裂前和开裂后两个阶段。基于变角空间桁架理论模型,通过受力平衡方程、几何条件和应力-应变关系等,推导出适用于预应力组合箱梁全过程分析的一系列方程,进而提出了预应力钢箱高强混凝土组合梁全过程分析的简化算法,并利用VB编制了预应力钢箱高强混凝土组合梁受扭全过程分析的仿真计算程序,制作了输入和输出的可视化界面。最后,对试验和理论分析结果进行了对比,结果表明方法合理,精度满足要求。

配置组合封闭箍筋的钢筋混凝土叠合梁受扭性能试验研究

进行了10个足尺钢筋混凝土叠合梁试件的单调扭转试验,研究了箍筋形式和配箍率对纯扭作用下叠合梁的变形特征、破坏模式、受扭承载力等的影响。研究结果表明:配置组合封闭箍筋叠合梁的受扭承载力与配置传统封闭箍筋叠合梁的基本相同;在达到峰值荷载之前,配置组合封闭箍筋叠合梁与配置传统封闭箍筋叠合梁的受扭性能基本相同;峰值荷载后,配置单钩组合封闭箍筋叠合梁的延性变差,配置双钩组合封闭箍筋叠合梁的延性与配置传统封闭箍筋叠合梁的基本相同。承受单向扭矩的叠合梁中可以配置双钩组合箍筋,并可以按照国家标准GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》方法计算其受扭承载力;不建议采用配置单钩组合箍筋的受扭叠合梁。

单调荷载作用下CFRP加固混凝土复合受扭柱的有限元分析

为了研究CFRP(碳纤维增强复合材料)加固混凝土复合受扭柱在单调荷载作用下的受力性能,以轴压比、扭弯比、配筋率、配箍率、混凝土强度和CFRP加固方式为设计参数,设计了13根CFRP加固混凝土柱(简称CCZ柱)和1根钢筋混凝土柱(简称RCZ柱),并利用ABAQUS软件进行了数值模拟分析。结果表明:轴压比提高,峰值扭矩提高但延性降低;扭弯比提高,前期刚度、开裂扭矩和峰值扭矩均提高,且延性得到改善;配筋率提高,对前期刚度、开裂扭矩、峰值扭矩和延性的影响都不大;配箍率和混凝土强度提高,峰值扭矩提高,但对前期刚度、开裂扭矩和延性的影响不大;CFRP环贴加纵贴起到的加固效果最好。

钢筋ECC柱复合受扭性能的试验研究和数值模拟

为了研究钢筋ECC复合受扭柱的受扭性能,以轴压比、剪跨比、扭弯比和不同基体材料为参数,完成了4个钢筋ECC柱和1个RC柱在压弯剪扭共同作用下的单调静力试验。在此基础上,用ABAQUS建立钢筋ECC复合受扭柱的有限元模型,进一步分析其受扭性能的影响规律,试验和模拟结果吻合较好。结果表明:掺入ECC试件的最低峰值扭矩比RC试件的峰值扭矩高50.48%;轴压比越高,试件的峰值扭矩越大,但延性越差;不同扭弯比试件的峰值扭矩差别不大,但扭弯比的增加会适当增加峰值扭矩和延性,弯矩对试件变形起主导作用;剪跨比越大,峰值扭矩越小,延性越好。

钢筋混凝土箱形构件双向压弯剪反复扭矩作用的性能研究

对复合受力构件在扭矩作用下的非线性性能,包括扭矩-扭转角关系、开裂扭矩、初始刚度、破坏特征、延性和承载能力进行深入探讨,为推导箱形截面钢筋混凝土构件复合受扭下的强度和刚度计算公式以及《钢筋混凝土结构设计规范》(GBJ10—2002)制定有关设计条文提供依据。不仅对钢筋混凝土受扭构件的空间变角桁架理论假设进行了验证,而且以试验数据为指导,讨论了此类构件在工程实际中的应用推广。

角钢桁架型钢混凝土梁纯扭性能试验研究

为了研究角钢桁架型钢混凝土梁在扭矩作用下的受力性能,进行了6根角钢桁架型钢混凝土梁和1根钢筋混凝土对照梁纯扭试验。通过试验研究,揭示了角钢桁架型钢混凝土梁在纯扭作用下的受力机理与破坏形态,分析了角钢桁架型钢混凝土梁受扭性能的影响因素。试验结果表明,角钢桁架型钢混凝土梁比普通钢筋混凝土梁的抗扭性能有很大的提高,大体上随着腹杆体积配钢率的提高而增大,其中增加斜腹杆试件的抗扭性能最好。

再生混凝土梁剪扭复合受力性能试验研究

为研究再生混凝土梁的剪扭复合受力性能,以扭剪比和再生粗骨料取代率为试验参数,通过自行设计加载装置进行了7根再生混凝土梁的静力加载试验,观察试件的受力过程和破坏形态,分析不同设计参数对试件剪扭复合受力性能的影响。研究结果表明:再生混凝土梁的破坏形态与普通混凝土梁相近,随着扭剪比的增加,试件的破坏形态逐渐由受剪破坏向受扭破坏过渡;随着再生粗骨料取代率的增加,再生混凝土梁的初始抗扭刚度和开裂荷载均有所降低,同时破坏时的脆性特征明显,但承载力降幅不大;GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中公式可用于计算再生混凝土梁剪扭复合承载力。