方钢管再生混凝土框架-再生空心砌块填充墙抗震性能试验研究

为研究方钢管再生混凝土框架-再生空心砌块填充墙的抗震性能,以有无填充墙为变化参数,进行了2榀框架试件的低周反复加载试验。结果表明:方钢管再生混凝土框架破坏过程为RAC梁破坏→柱脚鼓曲,增设填充墙后,其破坏过程为填充墙破坏→RAC梁破坏→柱脚鼓曲。方钢管再生混凝土框架-再生砌块填充墙试件滞回曲线呈饱满梭形,其在受力过程中经历了弹性、弹塑性及破坏阶段。方钢管再生混凝土框架-再生砌块填充墙试件可满足结构正常使用阶段的变形要求,并具有良好的抗倒塌能力。相较于无填充墙试件,有填充墙试件在正、负向的承载能力分别提升了9.0%与-7.8%,在正、负向的延性系数分别提升了15.6%与35.7%。墙体存在可将框架初始刚度提升1.06倍,但对其残余刚度影响不大。墙体破坏前,其存在可提升框架耗能性能;墙体破坏后,其存在反而会抑制框架耗能性能。

方钢管再生混凝土粘结滑移性能试验研究

为了研究方钢管再生混凝土的界面粘结滑移性能,利用废弃混凝土作为再生粗骨料制作了10根方钢管再生混凝土短柱试件,并对其进行推出试验研究,试验中考虑了混凝土强度等级、埋置长度和再生粗骨料取代率3个变化参数的影响,获取了方钢管和再生混凝土界面之间的荷载—滑移曲线,分析了各变化参数对起滑粘结强度和极限粘结强度的影响。研究结果表明:方钢管再生混凝土荷载—滑移曲线大致经历了4个阶段,即无滑移阶段、应力上升阶段、应力突变阶段及应力下降阶段;取代率对起滑粘结强度和极限粘结强度的影响较小,但埋置长度较小试件的起滑和极限粘结强度比埋置长度较大试件的大;混凝土强度对其二者影响较大。

方钢管再生混凝土短柱的轴压力学性能试验

为研究钢管宽厚比及再生骨料取代率对方钢管再生混凝土短柱力学性能的影响,设计9根方钢管再生混凝土短柱进行了轴压试验,观察了试件在轴压力作用下的破坏过程,分析了钢管宽厚比和再生骨料取代率对试件荷载—位移和荷载—应变曲线的影响。结果表明,宽厚比及再生骨料取代率对钢管再生混凝土短柱的最终破坏形态影响不大,与普通钢管混凝土短柱相似,各试件均呈剪切破坏,最终破坏时,其纵向变形均超过30 mm;随着再生骨料取代率增大,荷载—位移曲线下降段越陡,但随着钢管宽厚比的增大,再生骨料取代率超过30%后,试件极限承载力越接近,说明考虑再生骨料取代率的不利影响更合理。最后结合试验提出了钢管再生混凝土短柱承载力计算方法,将计算结果与相关规程进行了对比,供工程应用参考。

不同参数变化对方钢管再生混凝土柱抗震性能的影响

目的研究方钢管再生混凝土柱在不同参数变化下的结构抗震性能.方法通过模拟计算结果与相关试验结果的比较,检验所建立的有限元模型的正确性.利用所建立的有限元模型以再生骨料取代率、截面含钢率、轴压比、长细比为参数进行有限元模拟分析.结果随着再生混凝土取代率的增加,试件的水平承载力和塑性变形能力稍有降低;随着截面含钢率的增加,试件的水平承载能力和塑性变形能力提高;随着轴压比的增加,试件的水平承载力提高,但塑性变形能力有所降低;随着长细比增加,试件的水平承载能力和塑性变形能力均有所降低.结论钢管再生混凝土柱具有良好的滞回性能,需将构件的含钢率、轴压比、长细比控制在合理范围内,构件才能达到最佳性能.

方钢管再生混凝土柱抗震性能试验研究

为研究方钢管再生混凝土柱的抗震性能,采用正交设计方法设计并制作了9个试件,并对其进行拟静力试验。考虑钢管壁厚、再生骨料取代率和轴压比3个变化参数,观察试件加载全过程和破坏形态,分析试件的滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能性能和刚度退化。结果表明:方钢管再生混凝土柱试件破坏过程及破坏形态与普通钢管混凝土柱类似,主要表现为柱底钢管的鼓曲破坏;试件的滞回曲线均比较饱满,没有明显的捏缩现象,试件的变形性能良好;再生骨料取代率对钢管再生混凝土柱的位移延性系数影响较小,主要受钢管壁厚及轴压比的影响;加载完成后,各试件的等效黏滞阻尼系数达到0.2以上,表现出良好的耗能能力;试件刚度主要受钢管壁厚和轴压比的影响,再生骨料置换率对试件刚度的影响不大;三线型的P-Δ骨架曲线模型无量纲化后,试验数据有较好的规律。

方钢管再生混凝土轴压短柱研究

为了研究方钢管再生混凝土柱的轴压性能,设计了5根轴压短柱试件,对其进行了轴压试验研究,并用有限元软件ABAQUS对其进行了数值模拟。研究结果表明:方钢管再生混凝土柱的名义应力—应变关系、刚度退化规律、损伤积累规律、耗能能力、横向变形系数变化规律、荷载-位移关系、荷载-应变关系和方钢管混凝土柱相似,再生骨料的类型对方钢管再生混凝土柱的上述性质影响不大。约束效应系数ξ较大的试件,由于钢材对核心混凝土或核心再生混凝土的约束作用较强,其峰值应力及其对应的应变较大,延性较好,初始刚度较小,耗能能力较强。在加载后期,方钢管与核心再生混凝土之间产生了明显的相互作用,再生混凝土在方钢管的约束下处于三轴受压状态,其峰值应力及其对应的应变大大提高,从而较好地改善了再生混凝土强度低、延性差等缺点。方钢管再生混凝土柱的轴压承载能力略低于普通方钢管混凝土柱的。有限元计算可以较好地模拟方钢管混凝土柱和方钢管再生混凝土柱的荷载-变形全过程,计算结果与实测结果吻合较好。

方钢管再生混凝土短柱轴压承载力有限元分析

利用有限元软件ABAQUS对方钢管再生混凝土短柱轴压承载力进行非线性分析,建立了适用于有限元分析的钢管和再生混凝土本构关系模型;利用极限平衡法推导方钢管再生混凝土短柱轴压承载力计算公式函数类型;利用计算结果拟合出方钢管再生混凝土短柱轴压承载力的计算公式。研究结果表明:所提出的材料本构关系模型可以较好地满足对方钢管再生混凝土短柱轴压承载力进行模拟分析的要求,通过模拟获得的计算结果与相关试验结果差异较小,所建立的方钢管再生混凝土短柱轴压承载力计算公式能够较准确地计算构件极限承载力。

方钢管再生混凝土柱恢复力模型试验与分析

为研究低周反复荷载作用下方钢管再生混凝土柱的恢复力模型,以再生粗骨料取代率和轴压比为变化参数,设计并制作了6个试件,进行拟静力试验。观察试件的破坏形态,实测试件的滞回曲线,综合采用定点指向、位移幅值承载力突降、模型软化点等特殊处理方法,建立以相对屈服点、相对峰值点和相对破坏点为特征点并结合滞回曲线和卸载刚度的三折线荷载—位移恢复力模型。结果表明:试件破坏形态与普通钢管混凝土柱相似,方钢管底部鼓曲破坏,再生混凝土底部被压碎。试件的滞回曲线比较饱满,且稳定性良好。建立的低周反复荷载作用下方钢管再生混凝土构件的三折线恢复力模型与实测滞回曲线吻合较好,建议用于该类新型组合结构的弹塑性地震反应分析。

方钢管再生混凝土柱滞回性能试验与影响因素分析

为研究方钢管再生混凝土柱的滞回性能,以再生粗骨料取代率和轴压比为设计参数,开展6个方钢管再生混凝土柱试件的拟静力试验。观察试件的破坏形态,实测试件的滞回曲线,探讨设计参数对位移延性系数、强度、刚度和耗能系数等滞回性能指标的影响规律。研究结果表明:试件破坏形态与方钢管普通混凝土柱相似,方钢管底部鼓曲破坏,再生混凝土底部被压碎;试件的滞回曲线比较饱满,滞回曲线的形状从梭形发展到弓形;基于滞回性能指标需求,方钢管再生混凝土构件应用于工程承重结构之中是可行的;除刚度随轴压比的减小而减小外,其他滞回性能指标对现有的轴压比变化范围并不敏感。

酸雨环境下方钢管再生混凝土偏心受压试验研究

对酸雨腐蚀后的9根方钢管混凝土进行偏心受压试验研究,主要考虑偏心距、混凝土类型和酸雨腐蚀率变化对试件力学性能的影响。研究表明:整体上酸雨腐蚀试验与法拉第电化学腐蚀定律吻合较好,随着腐蚀率的增加,试件极限承载力、前期刚度及延性均有所降低;混凝土类型对试件破坏形态、极限承载力和前期刚度影响不大,钢管再生混凝土的延性略差于同等条件下的钢管普通混凝土;随着偏心距的增加,试件达到峰值荷载前竖向相对压缩率增大,刚度减小。采用有限元软件对所有试件进行建模分析,整体上有限元建模方法能够较好模拟酸雨环境下方钢管再生混凝土偏心受压全过程,计算所得试件的极限承载力与试验结果较吻合。

带加强环的方钢管再生混凝土柱-钢梁节点抗震性能研究

为研究带加强环的方钢管再生混凝土柱-钢梁节点的抗震性能,以有无加强环以及加强环的外伸长度、厚度为试验参数,设计制作了4个方钢管再生混凝土柱-钢梁节点,对其进行低周反复加载试验,并采用有限元软件ABAQUS对粗骨料取代率的影响进行了拓展分析。结果表明:加强环的存在能够有效限制节点核心区域钢管的鼓曲变形,可以提高节点的抗震承载能力、变形性能、耗能能力、刚度及滞回曲线的饱满程度,并能延缓节点的刚度退化速率;在一定范围内,随着加强环外伸长度的增加,试件抗震承载能力随之增加,而其延性系数则会有所降低,但降低幅度相对较小;焊缝质量对方钢管再生混凝土柱-钢梁节点的破坏过程及形态有重要的影响;粗骨料取代率和加强环的厚度对节点抗震性能的影响则相对较小。

酸雨环境下方钢管再生混凝土轴压力学性能有限元研究

采用限元软件ABAQUS对11根受酸雨腐蚀的方钢管(再生)混凝土短柱试件的轴压试验进行模拟。分别采用了两种方法来考虑酸雨腐蚀对钢管混凝土的影响,方法一考虑了酸雨腐蚀对壁厚的影响;方法二考虑了酸雨对钢材屈服强度和弹性模量的影响。两种方法模拟轴压承载力与试验结果相比平均差异均在5%左右。其中方法一比试验值偏高,方法二模拟结果偏安全且方法二的荷载-变形关系曲线与试验结果更符合。

方钢管再生混凝土黏结滑移性能研究

考虑再生混凝土的强度等级,再生骨料替代率以及膨胀剂的掺量百分比等因素,制作了9根方钢管再生混凝短柱进行推出试验,得到并分析了各试件的荷载-滑移曲线关系,总结出了各种因素对方钢管再生混凝土黏结滑移性能影响规律,对工程应用有一定的借鉴意义。

方钢管再生混凝土柱偏压性能影响因素分析

为了研究方钢管再生混凝土柱在偏心荷载作用下的性能退化规律,以再生粗骨料取代率、长细比和偏心距为变化参数,设计了15个试件进行静力单调加载试验,在此基础上分析了其延性、耗能、刚度退化的演化过程。研究结果表明,方钢管再生混凝土柱的承载能力比方钢管普通混凝土柱的差,其极限承载力均随长细比和偏心距的增大而减小;轴心受压时,其耗能能力随取代率的增加呈先降后升的趋势,且随长细比的增加而降低;偏心受压时,其耗能能力随取代率的增加而降低,但随长细比的增加而提高;所有试件的耗能能力随偏心距的增大而提高,且延性系数随取代率的增加而降低;试件的弹性刚度随取代率的增加总体表现为先增后减的趋势,但均随长细比和偏心距的增加而降低。

方钢管再生混凝土的界面力学行为研究

通过以再生粗骨料取代率为变化参数(0%,25%,50%,75%和100%),进行方钢管再生混凝土试件的推出试验,研究其界面粘结作用行为。结果表明,加载端和自由端的荷载-滑移曲线相似,但加载端的初始滑移发展相对较早;荷载上升段的钢管纵向应变以负指数函数分布;下降时则呈线性分布,取代率为50%时,方钢管再生混凝土界面耗能能力为最大。

方钢管再生混凝土短柱有限元分析

为了研究方钢管再生混凝土短柱的力学性能,在考虑再生骨料取代率、偏心距2个变化参数的基础上,设计了15个试件进行单调一次加载试验。利用ABAQUS有限元分析软件计算方钢管再生混凝土短柱不同影响因素下的极限承载力,并提出方钢管再生混凝土短柱轴压和偏压承载力计算公式。结果表明:理论计算结果与试验实测结果吻合较好。

酸雨环境下方钢管再生混凝土偏心受压承载力计算方法研究

以偏心距(e=25、50 mm)、骨料类型(普通、再生)和腐蚀程度(β=0、10%、20%)为主要变化参数,进行了5个钢管再生混凝土和4个钢管普通混凝土偏心受压试件的试验研究。由于腐蚀过程中钢管壁厚近似均匀地减小,所以在已有的钢管普通混凝土以及钢管再生混凝土偏心受压承载力计算公式的基础上,通过折减钢管壁厚的方法来计算酸雨环境下的钢管普通(再生)混凝土的偏心受压承载力。通过折减钢管壁厚方法计算所得承载力与试验所得偏心受压承载力基本吻合,因此通过折减钢管壁厚的方法来计算酸雨环境下的钢管混凝土偏心受压承载力对工程具有很重要的适用性和指导意义。

方钢管再生混凝土短柱轴压力学性能有限元分析

为进一步探讨方钢管再生混凝土轴压短柱的力学性能,在试验研究的基础上,采用非线性有限元软件ABAQUS对试验短柱的荷载-位移曲线进行了数值模拟,验证了有限元分析模型的正确性。将钢材强度、再生骨料取代率和钢管壁厚度作为变化参数,用该模型对方钢管再生混凝土短柱轴压力学性能进行了非线性分析。研究表明,钢材强度对试件荷载-位移曲线幅值与形状均有影响,提高钢材强度会增大试件极限承载力,而曲线下降段更平缓;再生骨料取代率主要影响试件极限承载力,随着再生骨料取代率的增大,极限承载力略有减小;钢管壁厚度对试件荷载-位移曲线的影响较大,随着钢管壁厚度的增大,试件极限承载力和加载初期刚度均有所增大,但试件延性变化不大。

不同取代率方钢管再生混凝土柱抗震性能的研究

通过有限元软件的非线性分析,试图探究方钢管再生混凝土柱的各方面性质。同时发现再生混凝土的取代率这一指标对其产生一定的影响。本文就对抗震性能这一主要性能进行研究。使用ABAQUS软件进行模拟,钢管与核心混凝土接触界面采用库仑摩擦模型。采用一端固定约束,一端固定转角的形式来模拟实际柱体。并且,对于荷载采用水平和竖向同时加载的方式来实现。整理有限元模拟分析得到的结果与既有试验结果相似。方钢管再生混凝土柱的滞回曲线比较饱满,耗能能力较好。并提出简化的方钢管再生混凝土柱骨架曲线,以方钢管普通混凝土柱的骨架曲线特征值为依据,推导出方钢管再生混凝土柱骨架曲线的一般公式。抗震性能方面,方钢管普通混凝土柱好于方钢管再生混凝土柱。当再生混凝土取代率降低时,构件具有更好的抗震能力。

方钢管再生混凝土柱滞回性能影响因素数值分析

为了研究方钢管再生混凝土柱的滞回性能,采用有限元软件ABAQUS开展了不同设计参数下37个足尺试件的有限元拓展分析,揭示了变化参数对滞回性能指标的影响规律。结果表明:基于滞回性能指标需求,再生混凝土可以应用于方钢管混凝土工程承重结构之中。随着含钢率的增加,滞回曲线饱满度、初始弹性阶段刚度、峰值承载力和延性逐渐增大。随着钢材牌号的增大,试件滞回曲线饱满度、峰值承载力逐渐增大,而初始弹性阶段刚度、延性受影响较小。峰值承载力、延性随轴压比的增大而减小,但在同一级加载位移下的耗能系数逐渐增大。随着长细比的增加,滞回曲线的饱满度越来越低,试件的峰值承载力、延性和同级加载位移下的耗能系数明显减小。随着高宽比的增加,初始弹性阶段刚度、峰值承载力和延性逐渐提高,但同级加载位移下试件的耗能系数逐渐减小。