方钢管再生混凝土长柱偏心受压试验研究

文章设计8根方钢管再生混凝土偏心受压长柱进行加载试验,获得偏心受压试件的承载力、破坏形态、轴向荷载-位移曲线、轴向荷载-柱中侧向挠度曲线等试验数据,分析了再生粗骨料取代率、钢管壁厚、偏心率、长细比等参数对试件受压性能的影响。研究结果表明:方钢管再生混凝土偏心受压长柱承载力,随着偏心率和长细比的增加而下降,随着钢管壁厚增大而增加;再生粗骨料取代率对偏心受压试件的承载力有一定影响,随着取代率的增加,偏心受压试件承载力呈降低趋势;方钢管再生混凝土偏心受压长柱轴向刚度,随钢管壁厚增大而增加,随再生粗骨料取代率增加而减小,长细比和偏心率则对轴向刚度影响不明显;方钢管再生混凝土偏心受压长柱的钢管壁厚、长细比以及偏心率越大,柱中侧向挠度越大,再生骨料取代率对柱中侧向挠度无明显影响。

方钢管再生混凝土长柱轴心受压性能试验研究

以长细比为主要变化参数,对8个方钢管再生混凝土长柱试件进行了轴心受压单调加载试验。通过试验,观察了试件受力全过程和破坏形态,得到了荷载-位移曲线和荷载-应变曲线,分析了长细比对试件承载性能的影响,并讨论了国内现行常见规范所推荐方法对方钢管再生混凝土长柱轴压承载力计算的适用性。结果表明:方钢管再生混凝土长柱轴心受压主要经历了弹性、屈服以及破坏三个阶段,长细比较小试件,主要体现为材料强度破坏,长细比较大的试件,受二阶效应影响明显,主要表现为整体弯曲失稳破坏,所有试件破坏前均出现了管壁局部屈曲现象;长细比对试件承载力影响较大,试件承载力随长细比的增加而逐渐降低;建议采用DBJ 13-51-2003与CECS 159:2004规范进行方钢管再生混凝土轴压长柱的承载力计算。研究结果可为工程应用提供参考。

方钢管再生混凝土长柱单偏压性能试验研究

文章以再生粗骨料取代率、钢管壁厚、长细比和偏心率为变化参数,通过对15根方钢管再生混凝土长柱进行单向偏心受压试验,研究了方钢管再生混凝土长柱偏心受压的受力性能。研究结果表明:钢管再生混凝土长柱偏心受压破坏分为端头压曲破坏和整体弯曲失稳破坏2个大类,方钢管对受压膨胀的再生混凝土有很好的约束作用,方钢管再生混凝土偏压长柱与普通钢管混凝土偏压长柱同样具有良好的承载力和变形能力;试件的承载力和初始轴向刚度随着长细比和偏心距的增大而减小,随着钢管壁厚的增加而提高;添加再生粗骨料导致试件承载力和初始轴向刚度降低,添加粉煤灰后试件承载力总体有所提高,添加膨胀剂试件的承载力有一定提高。

方钢管再生混凝土长柱轴压力学性能试验研究

以再生骨料取代率、含钢率、长细比以及不同再生骨料种类为参数,通过试验得到了试件破坏形态、荷载—位移、荷载—应变等数据,试验结果表明:加再生砖骨料的钢管再生混凝土柱与一般钢管再生混凝土柱相比在弹性段没有差异,但在下降段轴压刚度下降较快,当砖含量为50%时承载力和刚度均下降较多,含钢率越高抵抗变形的能力越强,承载力越高。

方钢管再生混凝土长柱轴压性能数值模拟研究

在8个方钢管再生混凝土长柱轴压试验的基础上,利用ANSYS有限元软件对其承载性能进行了数值模拟研究。通过试验所得参数,建立合理的有限元模型,并利用ANSYS软件进行非线性计算分析,得到了试件破坏形态、试件荷载-位移曲线等数据,分析了长细比λ、径厚比η以及轴压刚度退化等因素对极限承载力的影响,并将数值模拟结果与试验结果进行了对比分析。结果表明:方钢管再生混凝土长柱试件主要表现为整体失稳破坏;随着长细比的增加,试件极限承载力逐渐降低,轴压刚度呈先增大后减小的趋势;径厚比越大,试件极限承载力越高。数值模拟结果与试验结果吻合良好,能够真实、准确地反映试验结果。

方钢管再生混凝土长柱轴心受压试验研究

以再生骨料取代率、长细比和钢管壁厚为变化参数,制作了7个方钢管再生混凝土柱试件进行轴心受压试验,分组分析了各参数对试件受压性能的影响。试验研究表明:方钢管再生混凝土长柱轴压承载力,随再生骨料取代率、长细比的增加而降低,随钢管壁厚的增加而增加;方钢管再生混凝土轴压长柱的轴向平均应变,随再生骨料取代率、长细比的增加呈增长趋势,随着钢管壁厚的增加而增加;方钢管再生混凝土长柱的弹性轴压刚度,随再生骨料取代率的增加而降低;随钢管长细比、壁厚的增加而增加。

方钢管再生混凝土长柱轴压试验研究分析

以再生骨料取代率、钢管壁厚、长细比、支座形式和添加材料为变化参数,通过对13根方钢管再生混凝土长柱进行轴心受压试验,研究了这些变化参数对方钢管再生混凝土长柱轴心受压性能的影响。研究结果表明:方钢管再生混凝土长柱与方钢管混凝土长柱破坏过程和形态相同,破坏形态分为端头压曲破坏和整体弯曲失稳破坏2种,并具有良好的承载力;试件的承载力和初始轴向刚度随着长细比增大而减小,随着钢管壁厚的增加而提高,随着再生粗骨料的添加稍有降低但降低幅度不大;不加刀铰的试件的承载力和初始轴向刚度比加刀铰的试件的要稍大;添加块体和粉煤灰会使试件承载力稍有下降,对初始轴向刚度基本没有影响。

基于机器学习的圆钢管再生混凝土长柱偏压承载力计算方法

目的 研究圆钢管再生混凝土长柱偏压承载力与各设计变量之间的映射关系,建立高精度的预测模型,并对机器学习模型进行可解释性分析。方法 建立包含155个样本的数据库,并对机器学习模型所选输入变量进行VIF检验;采用RBFNN、RF、LightGBM及XGBoost算法建立偏压承载力预测模型,基于判定系数R^(2)、均方根误差RMSE及平均绝对误差MAE,选取最适用于圆钢管再生混凝土长柱偏压承载力的预测模型;采用SHAP法解释输入变量对承载力的贡献程度及各输入变量的影响机理。结果 输入变量间的VIF系数小于5,变量间不存在明显的多重共线性;构建的XGBoost算法为最佳预测模型,模型的R^(2)、RMSE及MAE分别为0.998、16.397、7.76。结论 XGBoost模型能够实现圆钢管再生混凝土长柱偏压承载力的高精度预测;偏心率、试件直径是影响其承载力的关键变量;圆钢管再生混凝土长柱偏压承载力随着再生骨料取代率的增加而降低。

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.

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。

圆钢管再生混凝土长柱偏心受压承载性能试验研究

以偏心距为主要变化参数,对6个圆钢管再生混凝土长柱进行了偏心受压单调加载试验。通过试验观察了试件的破坏形态,分析了荷载-轴向位移曲线、荷载-纵向应变曲线以及延性,并研究了偏心距对试件承载力的影响。结果表明:圆钢管再生混凝土长柱在偏心荷载作用下,先后经历了弹性阶段、弹塑性阶段和承载力下降阶段,具有较好的延性,其破坏主要表现为钢管壁屈曲而导致试件整体失稳破坏;试件的承载力以及纵向变形随着偏心距的增加而降低;建议采用《钢管混凝土结构技术规范》(GB 50936—2014)和《组合结构设计规范》(JGJ 138—2016)进行圆钢管再生混凝土偏压长柱的承载力计算。

ECC-方钢管-再生混凝土叠合柱偏压力学性能数值分析

采用数值方法研究钢筋增强ECC-方钢管再生混凝土叠合柱偏心受压力学性能受相关参数的影响,结论如下:钢筋增强ECC-方钢管再生混凝土叠合柱破坏模式与方钢管再生混凝土叠合柱一致,偏心荷载作用下,试件的破坏模式可分为小偏心破坏、界限偏心破坏和大偏心破坏。在相同偏心距下,钢管厚度和强度增加可显著提高叠合柱的承载力和极限弯矩。小偏压下,增加钢管强度和钢管厚度使得承载力和极限弯矩近似同比例增加,而大偏压下,极限弯矩增幅远超承载力。ECC和核心RAC强度提高试件的承载能力和极限弯矩均有显著提高。但叠合柱的延性受钢管外ECC抗压强度变化影响显著,ECC强度越高叠合柱延性越差,而核心RAC对试件的延性影响较小。再生骨料替代率增加,试件的承载力降低。

RPC外包方钢管混凝土柱轴压受力性能研究

为了研究活性粉末混凝土(Reactive powder concrete,RPC)外包方钢管混凝土柱的轴压受力性能,以RPC厚度和长细比为参数,对6根构件开展轴压试验研究,探讨该类组合柱的破坏模式、受力机理、套箍效应和承载力。试验结果表明:外层RPC可为内部方钢管混凝土柱提供较强的约束力,在受力后期套箍效应凸显。随着RPC厚度的增加,组合柱的承载力逐渐提高;随着组合柱长细比的增大,虽然其弹性刚度和承载力逐渐降低,但延性改善。采用ABAQUS软件建立RPC外包方钢管混凝土柱的有限元模型,分析RPC强度、RPC厚度、钢管强度等级、含钢率、内部混凝土强度和长细比等参数对组合柱承载力的影响规律,可得方钢管混凝土柱发挥系数的变化幅值为0.78~1.01。在试验研究、有限元参数分析和理论探讨的基础上,借鉴钢管混凝土结构技术规范,提出了RPC外包方钢管混凝土轴压短柱和长柱的承载力简化计算方法,公式计算值与已有数据样本吻合良好。

反复荷载下圆钢管型钢再生混凝土组合柱恢复力模型研究

为建立圆钢管型钢再生混凝土组合柱的恢复力模型,对11根圆钢管型钢再生混凝土组合柱试件进行了低周反复荷载试验研究,考虑了再生骨料取代率、配钢率及钢管径厚比等不同设计参数的影响,分析了组合柱的地震破坏形态及滞回性能。基于组合柱的力学特征及曲线形状,提出了圆钢管型钢再生混凝土组合柱骨架曲线的三折线参数模型,采用理论推导与数据拟合的方法确定了组合柱骨架曲线的模型参数。在此基础上,给出了组合柱的滞回规则和卸载规律,构建了组合柱的恢复力模型,计算滞回曲线与试验滞回曲线吻合良好,表明该恢复力模型较好地反映了反复荷载下组合柱的受力特征点及滞回性能,可为此类组合柱的推广提供技术参考。

方钢管再生混凝土中长柱的抗震损伤分析

方钢管再生混凝土柱可以充分发挥钢材与再生混凝土的材料性能优势,不仅具有良好的力学性能和抗震性能,而且还科学地处理了建筑垃圾。为了探索方钢管再生混凝土中长柱在低周往复荷载作用下的损伤演化规律,文章根据6根柱的低周往复加载试验,研究钢管壁厚、轴压比和长细比3个参数对试件抗震损伤的影响,分析各试件的破坏形态和刚度退化规律,且采用4种损伤分析模型对各试件进行损伤分析研究。基于不同损伤模型的计算结果,给出方钢管再生混凝土中长柱对应不同抗震性能水准的量化损伤指标。研究结果表明:对于不同变化参数下的方钢管再生混凝土中长柱试件,不同损伤分析模型计算所得各个试件的损伤指标值都呈单调增加趋势;随着轴压比的增加,试件的承载力有所提高,变形能力减小,累积损伤加重;随着长细比的增加,试件的承载力降低,变形能力提高,累积损伤减轻;随着钢管壁厚的增加,试件的承载力和变形能力均提高,累积损伤有所减轻。

新型波纹管连接方钢管混凝土拼接柱抗震性能试验研究

为研究一种新型波纹管连接方钢管混凝土拼接柱的抗震性能,以不同节点配筋率、不同节点锚固长度和轴压比为主要研究变量,对1个整浇柱和4个装配柱进行低周往复加载试验。研究分析了整浇柱与装配柱在破坏模式、滞回性能、位移延性等方面的抗震性能差异。结果表明:装配柱与整浇柱破坏模式类似,采用不同节点构造的装配柱与整浇柱在滞回曲线、骨架特性和刚度退化等方面差异不大,装配柱的耗能性能优于整浇柱。各装配柱极限位移角为1/16.7~1/25,满足规范设计要求。在较大轴压比下,装配柱的承载力提升,延性降低。在较大位移角下,装配柱节点抗震性能受焊缝质量的影响较大,建议实际工程中加强焊接质量管理,以保证构件具有足够的变形能力。

圆钢管型钢再生混凝土组合柱滞回性能非线性有限元分析

基于圆钢管型钢再生混凝土组合柱低周反复荷载试验研究,采用OpenSees软件对该组合柱进行了滞回性能数值分析,获取了组合柱的滞回曲线及抗震性能指标,并与试验结果进行了比较,验证了组合柱数值模型的合理性。在此基础上,对组合柱的滞回性能开展了参数影响分析。结果表明:再生骨料取代率从0增大到100%,组合柱的峰值荷载下降了7.78%,延性略有降低;提高再生混凝土强度、型钢强度及圆钢管强度,对于提升组合柱的承载力及刚度是有利的,但却使组合柱的脆性增大;随着轴压比的增大,组合柱的承载力呈现先上升后下降的趋势,而延性逐渐变差;型钢配钢率从5.54%增至9.99%,组合柱的峰值荷载提高了24.34%,但对于改善组合柱的延性不明显;增大钢管壁厚对组合柱的承载力和延性均是有利的。

钢管高强再生混凝土叠合柱偏压性能

为研究钢管高强混凝土叠合柱偏心受压性能,以混凝土类型和偏心距为参数,完成了6根叠合柱偏心受压试验,研究了不同参数对钢管高强混凝土叠合柱损伤发展过程、破坏特征、承载力和延性的影响,并基于《钢管混凝土叠合柱结构技术规程》(T/CECS 188—2019)和相关学者提出的公式对16根钢管混凝土叠合柱的偏压承载力进行了计算。研究结果表明:再生混凝土叠合柱与普通混凝土叠合柱的受力过程均经历了弹性、带裂缝工作和破坏3个阶段,表现出外围混凝土保护层被压碎脱落、纵筋鼓曲和箍筋外鼓等破坏特征;与普通混凝土叠合柱相比,再生混凝土叠合柱的初始刚度和变形能力有所降低,但承载力略高;随着偏心距的增加,钢管混凝土叠合柱的初始刚度和承载力迅速降低,而位移延性系数迅速增大,中和轴逐渐向受压区移动,与平截面假定的吻合度有所降低;钢管混凝土叠合柱偏压承载力计算应考虑钢管自身承载力以及钢管对核心混凝土约束效应的影响。

矩形中空夹层钢管混凝土叠合长柱轴压性能研究

目的 研究矩形中空夹层钢管混凝土叠合长柱的轴压性能,提出轴压稳定承载力实用计算方法。方法 基于ABAQUS有限元分析软件,建立矩形中空夹层钢管混凝土叠合长柱有限元模型,分析其在不同参数下的工作机理;采用叠加原理并结合现行相关规范,给出适用于矩形中空夹层钢管混凝土叠合长柱的轴压稳定承载力计算公式。结果 矩形中空夹层钢管混凝土叠合长柱的破坏形态表现为在构件的中间位置产生侧向挠曲,最终因丧失稳定而破坏;长细比λ和外围混凝土强度fcu, out是影响叠合长柱轴压峰值荷载的关键参数;当λ由29增加到42和55时,峰值荷载分别降低7.3%和15.3%;当fcu, out由40 MPa提高到60 MPa和80 MPa时,峰值荷载分别提高21.4%和44.8%;轴压承载力简化计算公式与有限元模拟所得结果之比的均值和变异系数分别为0.927和0.017。结论 矩形中空夹层钢管混凝土叠合长柱具有良好的抗压性能和初始刚度,所提出的简化计算公式可为实际工程应用提供计算依据。

方钢管地聚物砖骨料再生混凝土长柱的机理分析

结合方钢管地聚物砖骨料再生混凝土长柱(GBARC-FSSTS)的轴压试验,文章建立了GBARCFSSTS的有限元分析模型,并通过模拟结果与试验结果的对比验证模型的可靠性,以探究不同长细比下构件的全过程受力机理分析。结果表明所建有限元模拟结果与试验结果吻合较好,可较好预测构件轴压荷载下的力学行为和破坏模态。修正后的混凝土本构模型可更好反映出再生砖骨料对钢管混凝土长柱下降段的性能退化特点。长细比对试件挠曲具有明显的影响,较大的长细比导致长柱更容易发生侧向挠曲。