带肋钢管混凝土轴压力学性能研究综述

我国的经济水平和科学技术都在飞速发展,建筑行业也是如此。在此基础上,人们对建筑的功能和外形提出了越来越高的要求,不断追求更丰富的构造形态和建筑功能。为了满足人们对建筑物更高层次的需求,达到建筑美观、结构合理的要求,采用普通的钢筋混凝土构件必然会出现梁、柱截面特别大的现象,影响建筑物的有效使用面积且缺乏美感。钢管混凝土这种复合构件因其较高的结构承载力、良好的抗震防火性能受到了广泛的关注,随着对这种结构的深入研究,研究人员发现,钢管与混凝土之间的滑移现象会影响构件的承载能力,为此,通过设置加劲肋改善其力学性能。因此,进一步研究带肋钢管混凝土的轴压性能对工程实际具有重要意义。

带肋方钢管混凝土轴压短柱承载力有限元分析研究

为解决钢管混凝土的脱空现象,提高钢管混凝土短柱的承载能力,设计了两种不同截面形式(单肋、双肋)的带肋钢管混凝土短柱.借助于有限元程序模拟了钢板厚度为4mm、6mm、8mm的3组试件的轴压过程,通过比对结果数据发现:带肋钢管混凝土的承载能力比无肋钢管混凝土短柱在承载能力方面有明显提高;同种壁厚条件下单肋截面在极限承载力提高程度最佳;壁厚在6mm时单肋截面承载力提高最大.

带肋薄壁钢管混凝土T形柱温度场试验与数值分析

为研究高温下带肋薄壁钢管混凝土T形截面柱温度场的分布规律,采用电热炉进行了温度场试验,进而采用ABAQUS有限元软件建立模型,与试验结果比较,验证模型的可靠性,在此基础上,分析了标准火灾下构件温度分布规律,构件从受火面到构件截面中部,温度逐渐降低,混凝土温度较钢管和钢筋温度明显滞后,且四个阳角温度高于两个阴角温度。在工程常用范围内,分析了受火时间、截面尺寸和加劲肋间距对构件温度场分布的影响,结果表明:随着构件截面尺寸的增大截面温度呈明显降低趋势,随着受火时间的增加钢管温度和混凝土温度呈不同态势增长,而钢筋加劲肋间距变化对温度场影响较小。

带肋方钢管混凝土柱偏心受压力学性能研究

在方钢管混凝土管壁内设置纵向加劲肋可提高其管壁的稳定性。采用有限元软件ABAQUS对带肋方钢管混凝土柱偏心受压荷载-变形全过程关系进行计算,计算得到的破坏形态和荷载-变形关系曲线与试验结果符合较好。在此基础上,通过典型算例从变形情况、荷载-变形全过程曲线、核心混凝土的纵向应力分布以及钢管与混凝土相互作用四个方面对带肋方钢管混凝土的工作机理进行分析,并且与相应的无肋方钢管混凝土进行对比。研究结果表明:加劲肋的设置可以增加钢管约束支撑点,减小鼓曲的横向变形值,增强核心混凝土与管壁之间的相互作用,进而有效地延缓构件局部屈曲,改善管壁的稳定性,提高构件的极限荷载;纵向加劲肋宽度越大,构件极限荷载越高,后期延性越好;加劲肋宽度设置应控制在一定范围,能获得较好的综合经济效果。

带肋方钢管混凝土轴压短柱的试验研究

以方钢管的宽厚比和加劲肋的高厚比为主要变化参数,进行了14个带肋方钢管混凝土轴压构件的试验研究,考察了宽厚比和高厚比对带肋方钢管混凝土轴压短柱力学性能的影响。研究结果表明,方钢管的宽厚比越大,管壁局部鼓曲的发展越快;设置纵向加劲肋能有效延缓管壁局部鼓曲的发展,随着加劲肋的高厚比的增大,管壁局部鼓曲的发展越缓慢;与设置单肋相比,双肋改善管壁稳定性的效果更明显。最后,用简化计算结果与试验结果进行了比较,两者基本吻合。

带肋方钢管混凝土纯弯力学性能研究

通过带肋方钢管混凝土在纯弯状态下的试验研究,所设置纵向加劲肋能显著改善构件的延性,提高构件的后期承载力。利用有限元软件ABAQUS对纯弯构件的荷载—变形关系进行计算,计算结果和试验结果吻合较好。通过分析带肋方钢管混凝土纯弯构件在整个受力过程中的工作机理以及比较无肋与带肋构件跨中截面的应力分布,说明了带肋构件具有良好的抗弯性能。

带肋薄壁L形钢管混凝土柱温度场研究

为研究高温下带肋薄壁L形钢管混凝土柱的抗火性能,建立了该类构件的ABAQUS温度场计算模型,并用相关试验结果验证了模型的正确性。采用该模型对所设计构件进行温度场计算,结果表明:构件横截面温度场呈现明显梯度分布,由受火面向截面中心逐渐降低;截面阳角处温度较阴角处更高,且阳角附近高温区域面积较阴角处大;构件内部钢筋温度较受火面呈现明显滞后现象,且中心温度较两端降低幅度更大。分析了受火时间、加劲肋尺寸和构件截面尺寸对构件温度分布的影响,可知随着受火时间的延续,构件各部位温度以不同幅度升高;钢筋加劲肋直径对钢筋温度影响比较明显,但对钢管和混凝土温度影响较小;截面尺寸越大,构件同一位置温度越低。

带肋薄壁方钢管混凝土柱温度场试验研究与分析

为研究带肋薄壁钢管混凝土柱在火灾下的温度分布,进行3根足尺带肋薄壁方钢管混凝土柱升温试验。建立方钢管混凝土柱温度场有限元模型,模型计算结果与实验结果符合较好。利用模型分析了典型的温度场分布规律,并研究了各参数对构件温度场的影响规律。结果表明:构件截面温度场在四面受火状态下呈双轴对称分布,且角部温度较高。加劲肋对构件温度场的影响仅限于焊接点附近,加劲肋间距和含钢率对构件整体温度场影响微小;截面边长、受火时间和受火方式是影响构件温度场的主要因素。

带肋方钢管混凝土偏压构件承载力计算方法研究

带肋方钢管混凝土是指在方形钢管中设置纵向加劲肋后再填充混凝土而形成的构件,与无肋方钢管混凝土构件相比,由于加劲肋阻碍了管壁局部屈曲的产生,其承载力和延性都有所提高。在前期有限元计算的基础上,对带肋方钢管混凝土轴压、纯弯、偏压构件的承载力进行了参数分析,计算过程中考虑了焊接残余应力和初始几何缺陷的影响,提出了轴压、纯弯、偏压构件承载力计算公式。对于轴压构件,考虑了较大宽厚比使构件承载力降低,及加劲肋使构件承载力提高。对于纯弯构件,考虑了加劲肋对承载力的贡献。对于偏压构件,修正了长细比对承载力的影响。所有的计算公式与无肋方钢管混凝土承载力的计算公式相衔接。最后,将公式的计算结果与试验结果进行比较,两者符合良好,这些公式可为有关工程实践提供参考。

偏心压力下带肋矩形钢管混凝土短柱局部屈曲分析

基于对偏心压力下带肋矩形钢管混凝土短柱管壁的屈曲性能分析,采用能量法推导了矩形长边及短边钢管管壁局部屈曲临界应力,并讨论了应力梯度系数及矩形截面长宽比等参数对屈曲应力的影响。结果表明:当柱截面及材料给定的情况下,应力梯度系数φ越小(即偏心距越大),长边管壁屈曲系数越大,局部稳定性能越好;当钢管厚度及加劲肋一定的情况下,长边管壁与短边管壁临界应力之比与截面长宽比及应力梯度系数有关,设计时应尽可能使长短边管壁临界应力接近,且应不小于钢材屈服强度fy。

带肋薄壁方钢管混凝土短柱轴压力学性能试验研究

为研究带肋薄壁方钢管混凝土短柱的受力性能,以钢管宽厚比、含钢率和加劲肋个数为参数,设计了26个薄壁方钢管混凝土短柱,主要分析了带肋钢管混凝土短柱的极限承载力,破坏形态以及各参数对其受力性能的影响规律。试验结果表明:设置加劲肋不仅能提高试件纵向承载力,而且有效减缓钢管壁的局部鼓曲。随着试件含钢率即加劲肋高度的增加,试件承载力和管壁稳定性有增加的趋势。

我国钢管混凝土的研究现状及最新进展

本文简要介绍了钢管混凝土的起源,应用及现有规范情况。阐述了钢管高强混凝土,带肋方钢管混凝土,膨胀混凝土等组合材料近年来的研究进展,以及针对钢管混凝土冲击性能的实验及数值模拟相关研究成果,从实验与理论角度对材料的力学性能进行分析。

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。

带肋方钢管混凝土轴压短柱试验研究及有限元分析

以方钢管宽厚比和加劲肋高厚比为主要变化参数,进行了14个带肋方钢管混凝土轴压短柱试验研究;同时采用有限元软件ABAQUS对带肋方钢管混凝土轴压短柱的荷载-变形关系进行了计算,计算结果与试验结果吻合良好。同时从应力-应变关系、核心混凝土和钢管的纵向应力分布及其相互作用等方面对比分析了无肋、单肋和双肋方钢管混凝土轴压短柱的受力性能。分析结果表明:设置加劲肋不仅提高了核心混凝土的纵向应力,而且明显减小了钢管管壁的拉应力区范围,改善了管壁的稳定性;带肋试件的约束作用主要集中在钢管角部和加劲肋处,随着每边加劲肋数量的增加,角部约束力明显增大。