含钢率对GFRP管-钢骨混凝土组合构件抗冲击性能的影响

为了研究含钢率对GFRP(glass fiber reinforced polymer)管-钢骨混凝土组合构件抗冲击性能的影响,建立15个组合构件的数值模型,在验证模型正确的基础上,通过分析典型构件的冲击全过程、截面弯矩发展以及破坏时应变分布规律,研究构件在侧向冲击荷载作用下的破坏模式;通过分析构件冲击力时程曲线、侧移时程曲线以及能量变化情况,探究含钢率对不同长细比构件抗冲击性能的影响。结果表明:与未配置钢骨的构件相比,GFRP管-钢骨混凝土构件的抗冲击承载力提高了7%~134%,侧向位移减小了13%~68%。在侧向冲击荷载作用下,构件的破坏模式以弯曲破坏为主,同时伴随着GFRP管和混凝土冲击区域的局部破坏,抗弯刚度是影响构件抗冲击性能的主要因素之一。构件的抗冲击承载力随着含钢率的增高而提高,随着构件长细比的增大而降低。含钢率相差1.5%时,截面惯性矩较大的窄翼缘型钢对构件的抗冲击性能更有利。对于长细比大于20的构件,钢骨耗能是组合构件总能耗的主要组成部分。

含钢率对长期荷载下钢管混凝土轴压性能的影响分析

为研究含钢率对长期荷载下钢管混凝土性能的影响,采用ABAQUS软件,对长期荷载作用下不同含钢率的钢管混凝土柱的变形(ε)-时间(t)、承载力(N)-时间(t)关系曲线进行计算,并在此基础上,对长期荷载作用下典型含钢率的钢管混凝土进行机理分析。分析结果表明:在长期荷载作用下,钢管混凝土构件的受力初期增长很快,随着时间的推移,大约在200 d时变形稳定,徐变趋于平稳;含钢率大则徐变小,随着含钢率的增加,钢管混凝土的徐变量减小。

膨胀剂掺量和含钢率对钢管混凝土徐变性能的影响

对膨胀剂掺量(质量分数)为4%,8%和12%的3种钢管混凝土(CFST,concrete filled steel tube)在含钢率(面积分数,钢管与混凝土的截面面积比)为3.8%,4.1%,6.6%,9.2%和10.8%的5种情况下进行了徐变性能试验.结果表明:膨胀剂掺量为4%时钢管混凝土徐变度最大,掺量为8%时徐变度次之,掺量为12%时徐变度最小;膨胀剂掺量12%相比膨胀剂掺量8%时的钢管混凝土徐变度下降并不显著;含钢率的增加有效分担了钢管混凝土的外部荷载,使其徐变度有所减小.应用扫描电镜(SEM)观测及能谱仪(EDS)分析得出膨胀剂的作用机理:膨胀剂反应生成钙矾石,一方面通过钙矾石的微膨胀补偿了收缩;另一方面钙矾石填充在结构孔隙中,使水泥石更加密实.分析含钢率对钢管混凝土徐变性能的影响机理后认为混凝土应力随着含钢率的增加而减小,原因是含钢率的增加使得钢管对混凝土的约束也有所增加,由此限制了混凝土的变形.

不同钢骨含钢率的钢骨混凝土梁抗弯性能试验研究

对工字钢为对称放置的四个不同钢骨含钢率、纵筋配筋率的钢骨混凝土梁进行了抗弯实验。根据试验结果与理论分析对不同用钢量的钢骨混凝土梁进行了对比、分析,讨论了国内外几种受弯承载力计算公式,认为合理的含钢率为5%～8%,在合理的含钢量范围,构件的抗弯能力与含钢率成正比。

含钢率对混凝土截面温度场分布的影响

将钢筋的圆形截面等效为面积相等的方形截面,采用四边形单元建立配置钢筋、型钢的混凝土截面的二维温度场分析模型,分析纵筋配筋率、型钢含钢率对混凝土截面温度场分布的影响.算例计算结果表明:钢筋对截面温度场分布计算结果影响较小,钢筋的存在使保护层内混凝土的温度降低,核心混凝土的温度升高,忽略钢筋对截面温度场分布的影响是合理的.型钢对截面温度场分布的计算结果影响较大,受火180min内混凝土截面内型钢翼缘中心处和截面形心处温度计算结果最大分别相差17.1℃和98.7℃;高温下型钢混凝土构件的抗火性能研究中,需要考虑型钢对截面温度场分布的影响;型钢混凝土构件火灾灾后性能评定中,核心型钢的力学性能可基本恢复.

同含钢率钢管与配筋钢管混凝土柱的受力性能分析

为阐明含钢率对构件的力学特性的影响规律,基于有限元分析方法研究了配筋钢管混凝土(reinforced concrete-filled steel tube,R-CFST)和钢管混凝土(concrete filled-steel tube,CFST)短柱的轴压性能。首先建立了适合R-CFST的材料本构模型和分析方法并用既有的实验数据验证模型的可靠性,之后进行了36根6种不同含钢率的R-CFST和对应的CFST有限元分析,通过分析荷载-位移响应、承载力、单位面积钢材对构件承载力提高量和延性等指标,最终发现:当混凝土强度较低时,含钢率越低CFST的承载力和延性比同含钢率R-CFST高,但随着混凝土强度的提高,含钢率越大反而使得R-CFST的性能得以显著提高;单位面积R-CFST纵筋对承载力的贡献率都大于单位面积的CFST钢管的贡献率,而且随着混凝土强度的提高R-CFST的这种贡献更为明显;填充高强度混凝土时,R-CFST比CFST更有效。由此得出结论:CFST内配筋比增加钢管壁厚更有效,尤其是填充高强度混凝土时配筋的效果更为明显。

含钢率对方钢管混凝土框架延性影响的有限元分析

含钢率是影响钢管混凝土框架结构延性的重要因素.为研究含钢率对方钢管混凝土框架结构延性的影响,建立了方钢管混凝土框架结构的非线性有限元分析模型,通过与方钢管混凝土框架结构在反复荷载作用下试验所得的滞回曲线进行对比,发现该模型的计算结果较为精确,可以应用于方钢管混凝土框架的结构分析中.利用此模型对在低周反复荷载作用下柱含钢率不同的方钢管混凝土框架结构进行了有限元分析,对比研究了其滞回曲线和位移延性系数,得出了随着柱含钢率的增加方钢管混凝土框架延性提高的结论.

钢管混凝土轴压短柱经济含钢率的探讨

从含钢率、钢管强度和核心砼强度三方面对钢管砼轴心受压短柱的强度提高率进行了讨论分析 ,对各种材料组合下的钢管砼强度提高率进行了数值计算 。

含钢率对圆钢管橡胶混凝土短柱轴压性能的影响

钢管橡胶混凝土结构是在钢管混凝土中掺入一定量的橡胶颗粒,既利用橡胶优良的粘弹性增加构件的耗能能力,又保持了钢管混凝土延性好和承载力高的特点。本文以含钢率为变化参数,设计了12根钢管橡胶混凝土短柱试件并进行了轴心受压试验;依据统一理论,提出了钢管橡胶混凝土的轴压承载力计算公式。试验结果表明:钢管橡胶混凝土柱的破坏以钢材屈曲形成环状腰鼓为主;试件具有较好的延性和后期承载力;随构件含钢率增加,钢管橡胶混凝土的轴压承载力明显提高。

含钢率对正常使用极限状态下总溪河钢管混凝土拱肋应力影响分析

含钢率是影响钢管混凝土拱桥拱肋受力的重要参数,为研究含钢率对大跨度钢管混凝土拱桥拱肋钢管和管内混凝土应力的影响规律,模拟钢管混凝土拱桥施工过程,采用三阶段应力叠加法,分析了含钢率影响拱肋应力的机理。以贵州省总溪河大桥为例,采用有限元方法进行了计算验证。计算结果表明:在荷载不变的情况下,含钢率减小会使得正常使用极限状态下钢管与混凝土的应力增加,但钢管与混凝土应力增加的幅度要小于含钢率减小的幅度。含钢率减小虽然会降低钢管混凝土拱肋的刚度和极限承载力,但对于正常使用极限状态下充分发挥混凝土的承载作用是有利的。

含钢率对钢管砼拱桥动力特性的影响

按照“统一理论”计算钢管砼构件的弹性模量 ,采用空间有限元方法建立钢管砼拱桥的动力方程 ,并用子空间迭代法求解该方程的特征值 .

含钢率对自应力钢管轻骨料混凝土紧箍力的影响

对不同含钢率的自应力钢管轻骨料砼进行试验，分析含钢率对紧箍力的影响。

基于不同含钢率的型钢混凝土柱-钢梁混合结构抗震分析

利用大型通用有限元软件Sap2000,对不同含钢率的型钢混凝土柱-钢梁混合结构建立模型,并进行分析。结果表明,在模态分析、反应谱分析、弹性时程分析和静力非线性分析的弹性阶段,随着含钢率的提高,结构的抗震性能有所提高,但提高幅度不明显;而在静力非线性分析的塑性阶段,随着含钢率的提高,结构的抗震性能明显增强,含钢率越高,结构的变形能力和耗能能力越强。

型钢混凝土框架桥顶板厚度及含钢率对顶板设计的影响

为研究型钢混凝土结构用于大跨度顶进框架桥是否能减少框架桥截面尺寸,减轻结构自重,结合实际工程案例,以框架桥顶板厚度和型钢含钢率为控制变量,分析框架桥在不同顶板厚度和含钢率条件下的最大挠度和截面内力,为型钢混凝土结构在框架桥的应用提供依据。分析结果表明:型钢混凝土框架桥顶板最大挠度随顶板厚度的增大而减小;截面承载能力随含钢率的增加而增大。在满足列车荷载要求的前提下,型钢混凝土框架桥顶板厚度比同跨度的钢筋混凝土框架桥有效减少。

含钢率对自应力钢管轻骨料砼力学性能的影响

通过试验研究，分析含钢率对自应力钢管轻骨料砼承载力的影响，给出含钢率的合理应用范围．

含钢率对钢板混凝土连梁抗震性能影响试验研究

在地震作用下,内置钢板的钢板-混凝土组合连梁能够起到较好的耗能能力。为定量分析含钢率对钢板-混凝土组合连梁抗震性能的影响,完成了2个缩尺比例为1∶3的钢板连梁-剪力墙试件的低周往复水平拟静力加载试验,采用位移控制加载。2个试件以钢板厚度为变化参数,分别为10mm和12mm,跨高比、锚固长度等均不作变化。试验结果表明,含钢率较高的连梁表现出更为理想的变形能力,并拥有更高的延性。内置钢板的钢筋混凝土连梁,在试件达到屈服之后,能够在梁端形成塑性铰,进入承载力强化阶段,滞回曲线较为饱满,可以有效耗散地震能量。

含钢率和砼强度对砼缝宽影响的计算模型

以开裂处的钢筋应力和混凝土平均裂缝间距作为基本参数,建立了横向裂缝宽度的计算模型,该模型能准确计算混凝土裂缝宽度,而无需考虑砼和钢筋的变形,解决了砼和钢筋的变形难以测量的困难.

考虑含钢率影响的核心型钢-混凝土组合柱受压计算分析

为了研究受不同含钢率影响的核心型钢-混凝土组合柱受压性能及其设计计算,以核心型钢-混凝土组合柱为研究对象,基于有限元与理论分析相结合的方法,利用ABAQUS建立组合柱的三维实体有限元模型,探讨了不同含钢率对外包混凝土柱和内嵌型钢柱的破坏特征与组合柱极限承载力的影响,提出了型钢承载占比的计算公式,在此基础上对现有理论公式进行了修正,用于分析不同含钢率下的组合柱极限承载力。结果表明:通过理论公式计算得到的组合柱极限承载力与有限元计算结果能较好地吻合,进一步验证了有限元模型的合理性;含钢率增大,可有效改善混凝土柱的局部破坏,减小应力集中现象,同时对内嵌型钢柱的受力起到有效保护作用,可延缓型钢柱的过早屈服,避免局部屈曲现象发生;此外,型钢承载比随着含钢率增大而提高,两者成正相关;在现有钢筋混凝土柱极限承载力理论公式的基础上考虑型钢承载比的影响,可更为准确地计算不同含钢率的组合柱极限承载力。研究成果可为型钢-混凝土组合构件的设计计算及相关规范的制定提供参考。

关于在建筑结构设计中降低含钢率的方法的探讨

衡量钢筋混凝土工程的设计是否经济合理,单位面积含钢量即含钢率是一个较为直观的指标。在满足结构安全和规范构造要求的前提下,如何降低含钢率成为投资方和设计人员共同关心的问题。本文就该问题进行一些探讨,以供设计人员参考。

内配型钢圆钢管混凝土轴压短柱在不同含钢率下承载力分析

利用ABAQUS有限元软件建立了内配型钢钢管混凝土轴压短柱构件有限元模型,通过有关研究者的试验结果验证了有限元模型的可靠性。以保证钢材总含钢率不变为基本条件,对钢管和内配型钢进行分配,研究和分析该构件的受力机理和力学性能,计算了各组件的承载力分配曲线、轴压应力-应变全过程曲线以及接触应力,并与钢管混凝土构件进行了对比。对不同总含钢量下钢管含钢率分配对承载力的影响规律进行了计算,通过定义承载力提高因子Idex Nc和承载力提高指数Idex Ns等评价指标,对内配型钢钢管混凝土构件的承载力进行了定量分析。结果表明,将总钢材进行分配得到的内配型钢钢管混凝土构件的承载力略低于全部钢材在外部的钢管混凝土构件,钢管含钢率是影响该类组合构件承载力的主要因素。为了使该构件的承载力发挥最优,外钢管含钢率不应低于总含钢率的60%。