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。

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。

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。

高温喷水冷却后方钢管再生混凝土短柱轴压性能试验研究

为研究高温喷水冷却后方钢管再生混凝土的受力机理,设计了27个方钢管再生混凝土试件在高温喷水冷却后进行轴心受压加载试验。试验考虑的变化参数包括再生粗骨料取代率、历经最高温度和冷却方式。本文对试验的过程进行了简要的说明,观察了试件受力破坏的全过程,获取了荷载-位移曲线,峰值荷载并分析了特征点数据以及各变化参数对高温喷水冷却后方钢管再生混凝土短柱轴压性能的影响规律。试验结果表明:历经最高温度越高,试件破坏后核心混凝土的受损程度越严重。随着历经最高温度的不断提高,峰值荷载和轴压刚度整体呈下降趋势,温度在800℃时试件的延性最好,高温使得试件的耗能能力提高;随着再生粗骨料取代率的增加,峰值荷载的变化规律不明显,但取代率为75%的试件具有最高的峰值荷载,轴压刚度呈波动变化,取代率对延性影响较明显,对耗能影响较小;不同冷却方式对方钢管再生混凝土短柱的延性影响较大,对其它力学性能影响不显著。引入材料强度折减系数后,我国DBJ 13-51-2003规程和日本AIJ规程中计算方法可以较好地评估高温喷水冷却后方钢管再生混凝土短柱的轴心受压承载力。

内配型钢的方钢管再生混凝土短柱轴压承载力分析

将内配型钢的方钢管再生混凝土截面等效为截面面积、含钢率相等的圆钢管再生混凝土截面,同时引入等效约束折减系数ψ与再生混凝土强度折减系数γu,对内配型钢的方钢管再生混凝土短柱轴压承载力进行理论分析,分析过程中运用了极限分析法和双剪统一强度理论,考虑了等效圆钢管型钢再生混凝土短柱内径厚比、套箍系数、型钢配钢率以及再生粗骨料取代率等因素对轴压承载力的影响,提出了一套适用于内配型钢的方钢管再生混凝土短柱轴压承载力计算式。在理论推导的基础上,将计算式计算结果与相关试验数据进行对比,吻合良好,验证了承载力计算式的有效性。研究结论可为此类构件承载力计算提供理论依据。

带端板方钢管再生混凝土短柱中心局部承压性能试验研究

考虑局压面积比和端板刚度这2个变化参数,对6根带端板方钢管再生混凝土短柱进行了轴向局部加载试验。通过试验,观察了试件受力的全过程和破坏形态,得到了荷载-位移曲线、应变分布情况以及试件承载力等重要数据,并分析了变化参数对其承载性能的影响。结果表明:试件受力过程和破坏形态与相应的普通方钢管混凝土柱基本类似;随着局压面积比的增大,试件局压弹性模量有所降低,极限承载力降低明显;随着端板刚度的增大,试件局压刚度增加显著,而荷载-位移曲线下降段则更为平缓,极限承载力得到提高,但增幅有所减缓;局压面积比越小,端板刚度越大,试件受力与全截面受力越接近。最后,基于试验数据分析,并考虑主要参数影响,给出了其中心局部承压承载力的计算公式,计算值与试验值吻合较好。研究结果可为工程应用提供参考。

方钢管再生混凝土短柱荷载-位移滞回性能分析

基于绿色环保、变废为宝的理念,立足于实际工程,利用大型有限元软件Abaqus对比分析了不同粗骨料取代率的方钢管再生混凝土在偏压和往复位移加载共同作用下的荷载-位移滞回性能.结果表明,无论是方钢管再生混凝土,还是方钢管普通混凝土其荷载-位移滞回曲线都非常饱满,也体现出较好的延性及耗能能力,建议在实际工程中推广使用.

方钢管砖混再生骨料混凝土短柱轴压性能有限元研究

目的 研究方钢管砖混再生骨料混凝土短柱的力学性能,推动建筑固废资源化利用。方法 利用ABAQUS软件建立方钢管砖混再生骨料混凝土短柱模型,将模拟结果与试验结果进行对比,验证了模型的正确性。然后分析砖混骨料取代率、倒角率、钢管屈服强度及厚度对短柱轴压力学性能的影响。结果 砖混骨料取代率小于50%时,极限承载力降低幅度在10%以内;当倒角率提高至0.16时,极限承载力有小幅度提升;试件的极限承载力随着钢管的厚度及屈服强度的增大而提高。结论 砖混骨料取代率较小时对试件承载能力影响较小,外包钢管的强度与厚度对试件承载能力有较大影响。对于方柱,适当提高倒角率可以使钢管更好约束混凝土,提高试件承载能力,但倒角率过大时截面面积有较大削弱,承载能力降低。

反复荷载下方钢管型钢再生混凝土组合柱抗震性能试验研究

为研究方钢管型钢再生混凝土组合柱的抗震性能,通过对9个组合柱试件进行低周反复荷载试验,对其地震破坏特征进行分析,并详细探究再生粗骨料取代率、型钢配钢率、方钢管宽厚比和轴压比等影响参数对组合柱承载力、延性及耗能能力等抗震性能指标的影响。研究结果表明:在反复水平荷载作用下组合柱呈现典型的压弯塑性铰破坏模式。组合柱的荷载-位移滞回曲线呈饱满“纺梭形”,具有较好的耗能能力。再生粗骨料取代率对组合柱的承载力的影响较小,随着再生粗骨料取代率的增加,组合柱的延性和耗能能力逐渐下降,延性和耗能能力最大分别下降7.83%和7.6%,组合柱试件承载力先升高后下降,承载力最大变化幅值为1.98%,影响幅值较小。随着方钢管宽厚比的减小或型钢配钢率的提高,组合柱的承载力和延性均得到提高,宽厚比从100降至33,承载力提高了57.44%,而型钢配钢率从4.2%增长至6.3%,承载力和延性则分别提高了21.45%和20.44%,说明方钢管宽厚比和型钢配钢率对组合柱抗震性能影响较大。另外,增大轴压比对组合柱试件的抗震性能不利,随着轴压比的增大,组合柱的滞回曲线饱满度下降,延性降低,轴压比从0.2提高到0.6,延性降低了11.11%。研究结论可为方钢管型钢再生混凝土组合柱的抗震设计提供参考。

不同再生混凝土取代率与CFRP布层数高强方钢管再生混凝土柱轴压性能

通过轴压试验和有限元数值模拟试验研究了在轴向荷载作用下,再生混凝土取代率、CFRP布层数对CFRP约束高强方钢管再生混凝土柱轴压性能的影响.结果表明:试件的峰值承载力和初始刚度会随着CFRP布层数的增加而提高,试件的延性则会随着CFRP布层数的增加而下降,且增加CFRP布层数可使试件中部环向变形的发展延后,进而可有效提升其轴压性能;提高再生混凝土取代率会降低试件的峰值承载力、初始刚度及延性,但其破坏形态与无取代试件类似.研究结果可为类似组合柱轴压性能的评价提供参考.

带对穿螺栓矩形钢管混凝土短柱轴压承载力计算方法研究

设置对穿螺栓可以提高钢管混凝土短柱的力学性能,以试件同参数的ANSYS模型为原始算例,研究对穿螺栓的直径和纵向间距、套箍系数、宽厚比、长宽比、材料强度等参数对其轴压力学性能的影响。结果表明:设置对穿螺栓可以提高钢管对核心混凝土的约束效应,核心混凝土的应力分布表现为以对穿螺栓为分界线形成两个有效约束区,且四个角部的应力值最大;随着对穿螺栓纵向间距的减小、直径的增大,试件的承载力、变形能力、延性提高;试件承载力可随着套箍系数的增加、宽厚比的减小、材料强度的增强有小幅度提高。提出带对穿螺栓矩形钢管混凝土短柱的轴压承载力的计算方法,得到的计算值和试验值吻合良好,该方法还同样适用于带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱承载力计算,计算过程简便且准确度高。

火灾下双钢管混凝土复合短柱的性能与承载力计算方法

为研究双钢管混凝土复合短柱的耐火性能,建立了双钢管混凝土复合短柱精细化数值模型,在类似构件试验成果验证的基础上,开展其高温反应规律和耐火性能影响因素研究;全面分析了内管径厚比、外管径厚比、内外管直径比等参数的影响,以及不同截面组合形式(内圆外圆、内方外圆和内圆外方)双钢管混凝土短柱的耐火极限。基于热传导分析理论推导双钢管混凝土短柱截面的温度场分布公式,并根据有限元模拟结果对公式进行修正;最后基于温度等效原理进一步提出了火灾条件下双钢管混凝土短柱截面温度场的简化计算公式和承载力计算方法。结果表明:双钢管混凝土复合短柱具有较好的耐火性能,在直径不变时增大内钢管的厚度以及在厚度不变时增加内钢管的直径都有利于耐火极限的提高;在荷载作用和含钢率相同的条件下,不同截面组合形式的双钢管混凝土短柱耐火极限相差不大,但总体上双圆钢管混凝土短柱的耐火性能偏优;提出的温度场简化计算公式和基于等效温度的承载力计算方法与有限元结果相对误差都在15%以内。

方形耐候钢管混凝土短柱轴压力学性能研究

为研究方形耐候钢管混凝土短柱的轴压力学性能,首先设计并开展了4根轴压短柱试验研究。进而采用Abaqus有限元软件建立方形耐候钢管混凝土短柱有限元模型并进行数值分析。数值模拟结果表明,轴压短柱直至破坏共经历了3个阶段:弹性段、弹塑性段和破坏段。其破坏模式均为柱中局部屈曲。耐候钢拉伸性能试验特征与低碳钢的力学性能相近,有限元建模采用低碳钢本构关系可准确模拟方形耐候钢管混凝土短柱的轴压力学性能。钢管内焊接拉筋能有效改善钢管对核心混凝土的约束作用,进而提高轴压短柱的极限承载力和延性。最后,方形耐候钢管混凝土短柱轴压力学性能与普通钢管混凝土短柱无异。

带肋方钢管混凝土轴压短柱承载性能有限元分析

带肋方钢管混凝土是一种具有卓越性能被广泛应用的结构材料。使用ABAQUS有限元软件,对方钢管混凝土短柱进行了有限元分析,得出了方钢管混凝土短柱在轴向压力下的荷载-位移全过程关系曲线。增加加劲肋的设计,可以有效提高方钢管混凝土短柱的承载能力;随着加劲肋个数和钢管厚度的增加,构件的极限承载力也得到了提高。

方钢管再生混凝土短柱轴压承载性能试验研究

为了研究方钢管再生混凝土短柱的轴压承载性能,以再生粗骨料取代率为主要变化参数,设计了11个方钢管再生混凝土试件进行轴压试验。试验结果表明:方钢管再生混凝土的破坏形态与普通方钢管混凝土相似,呈斜压破坏,再生粗骨料取代率变化对方钢管再生混凝土的承载性能影响不明显。采用统一强度理论、叠加计算理论对方钢管再生混凝土短柱的极限承载力进行了计算和分析,结果表明两种理论的计算结果均小于试验值,偏于安全,综合经济性考虑,建议采用统一强度理论的计算公式对方钢管再生混凝土短柱进行设计。最后根据试验数据拟合了方钢管再生混凝土应力-应变关系的全过程表达式。

方钢管自密实再生混凝土偏压短柱的力学行为

目的研究方钢管自密实再生混凝土偏压短柱的力学行为,揭示不同参数对其承载力和峰值挠度的影响规律.方法通过方钢管自密实再生混凝土短柱的偏心受压试验,研究方钢管自密实再生混凝土偏压短柱的破坏形态,荷载-挠度关系曲线、承载力和峰值挠度.结果方钢管自密实再生混凝土偏压短柱由于发生侧向挠曲而破坏.方钢管自密实再生混凝土偏压短柱的荷载-挠度关系曲线可分为弹性阶段、弹塑性阶段和下降阶段.再生粗骨料替代率对方钢管自密实再生混凝土偏压短柱的承载力的影响不显著,而对其峰值挠度的影响较显著.偏心率和含钢率对方钢管自密实再生混凝土偏压短柱的承载力和峰值挠度有显著影响.结论将自密实再生混凝土应用于方钢管混凝土中是可行的,研究成果可为方钢管自密实再生混凝土短柱的工程应用提供理论依据.

方钢管型钢再生混凝土组合短柱轴压性能非线性分析

在方钢管型钢再生混凝土组合短柱轴心受压试验研究的基础上,选择合理的再生混凝土和钢材本构模型,结合现有结构非线性分析理论,采用Abaqus有限元软件建立该组合短柱的有限元模型,并对该短柱轴压性能进行全过程非线性分析。主要研究其破坏形态、应力分布及荷载-应变关系曲线,分析再生骨料取代率、方钢管宽厚比、型钢配钢率和再生混凝土强度对该短柱轴压性能的影响规律,并将其与试验结果进行对比,同时对短柱进行有限元参数分析。结果表明,有限元计算结果与试验结果吻合较好,该有限元模型能较好地模拟方钢管型钢再生混凝土组合短柱轴压性能;组合柱轴向承载力随再生骨料取代率的增加而有所降低,而随方钢管宽厚比、型钢配钢率和再生混凝土强度的增加而增加。总体上看,该组合短柱承载力高,变形能力较好,研究结论可为方钢管型钢再生混凝土组合柱的工程应用提供一定参考。

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。

方钢管超轻混凝土短柱轴压性能试验研究

对16个方钢管超轻混凝土短柱和8个空钢管短柱进行了轴压试验,以超轻混凝土强度和含钢率为变化参数,研究方钢管超轻混凝土短柱的破坏形态和受力性能。结果表明,随着超轻混凝土强度的降低,钢管对核心混凝土的约束效应越强;随着含钢率的增加,构件的承载力和变形能力提高,但当含钢率高于0.25时,超轻混凝土的存在对构件的承载力和变形能力已基本没有影响。基于叠加理论,提出了适用于方钢管超轻混凝土短柱承载力的计算公式。