基于ABAQUS的木材填充钢管混凝土组合短柱轴压性能分析

为了研究钢管壁厚、木材尺寸、混凝土强度和钢材强度对木材填充钢管混凝土组合短柱轴压性能的影响,本文采用ABAQUS有限元软件,对木材填充钢管混凝土组合短柱进行了非线性有限元分析,计算和分析了木材填充钢管混凝土组合短柱轴压时的破坏形态和荷载-位移曲线,经过与试验数据对比,两者吻合较好。研究表明:提高材料强度、钢管壁厚和减小木材尺寸可以提高木材填充钢管混凝土组合短柱的峰值荷载;钢材对剩余承载力的影响较大;提高钢材强度、木材尺寸和钢管壁厚可以显著提高木材填充钢管混凝土组合短柱的结构效率,低强度混凝土试件结构效率最低。

钢管混凝土组合T形短柱轴压力学性能研究

在总结分析各种异形钢管混凝土柱工程应用的基础上,提出矩形钢管混凝土组合焊接T形柱(Welding Rectangular Composite T-shaped Concrete-Filled Steel Tubular Column,简称WRC-T钢管混凝土柱).考虑约束效应系数、长径比、肢长腹比等参数的影响,设计制作20个WRC-T钢管混凝土短柱试件,通过短柱的轴心受压试验,考察试件的破坏形态,实测试件的荷载-变形曲线和极限承载力,分析各参数对此类短柱轴压力学性能的影响.应用大型有限元软件ABAQUS6.5进行数值模拟分析,将数值模拟结果与试验结果进行比较,两者符合较好.研究表明,WRC-T钢管混凝土短柱的两个组成部分能很好地协同工作,力学性能好,便于施工;利用有限元软件ABAQUS6.5中的C3D8R单元进行实体建模可以较好地模拟WRC-T钢管混凝土短柱的力学性能.

高强方钢管-混凝土-圆钢管组合短柱轴压性能

为研究高强方钢管-混凝土-圆钢管(HSCS)组合短柱的轴压性能,以环混凝土轴心抗压强度(f ck)、外高强方钢管的抗拉强度、壁厚和宽度、内圆钢管的抗拉强度、壁厚和直径,以及试件的长细比和空心率等为控制参数,共设计27根试件。基于合理的材料本构模型、网格合理性分析和既有试验试件验证分析,确定该模型的预测精度,进而获得各个参数对足尺寸HSCS组合短柱轴压性能的影响规律。结果表明:随宽度、壁厚、内钢管抗拉强度、外钢管抗拉强度和混凝土抗压强度的增加,HSCS组合短柱的轴压承载力显著提高;随试件空心率增加,组合短柱的轴压承载力逐渐减小,建议空心率最佳取值为0.1~0.3。HSCS组合短柱轴压承载力计算表达式具有较高的预测精度,可满足工程实践需要。

钢骨-钢管混凝土组合短柱的力学性能分析

通过6根组合短柱的轴心受压试验,研究钢骨-钢管混凝土组合短柱的承载能力和延性,分析影响钢骨-钢管混凝土组合短柱性能的主要因素:包括混凝土强度、套箍指标和配骨指标。研究结果表明:钢骨-钢管混凝土组合短柱具有很高的承载力和延性,可大大提高建筑物的防倒塌能力,适合在高烈度地震区的结构中应用。

组合L形钢管再生混凝土短柱的轴压性能研究

为研究组合L形截面钢管再生混凝土柱的轴压性能,建立了13个L形钢管再生混凝土柱有限元模型(其中12个为组合L形截面柱,1个为普通L形截面柱),分析组合L形钢管再生混凝土柱的破坏形态与轴压承载力,并与普通L形截面试件的轴压性能进行对比,计算分析了再生骨料取代率、截面长宽比、钢管厚度以及再生混凝土强度等级对组合L形钢管再生混凝土短柱的轴压承载力的影响规律。研究结果表明:试件破坏形式是中部鼓曲破坏;组合L形钢管再生混凝土柱较普通L形钢管再生混凝土柱有更高的极限承载力,轴压性能更好;再生骨料取代率的变化对此构件的轴压性能影响不明显;增大钢管厚度与再生混凝土强度等级均能明显提高试件的轴压极限承载力;一定范围内长宽比的改变有利于构件承载力的提高。

方钢管再生混凝土组合短柱的承载力计算方法探讨

通过简述方钢管再生混凝土短柱的研究现状,进而分析国内外规范关于钢管再生混凝土短柱的计算方法,给出方钢管再生混凝土组合短柱受压的实用计算公式。

WRC-T钢管混凝土短柱轴心受压力学性能

目的了解WRC-T钢管混凝土柱的破坏形态、受力和变形性能,考察约束效应系数、长细比、肢长腹比等参数的影响,探讨极限承载力计算方法.方法设计制作20个WRC-T钢管混凝土短柱试件,通过轴心受压试验,实测试件的荷载-变形曲线和极限承载力,分析各参数对短柱轴心受压力学性能的影响,参考国内外相关规范条文,通过试验数据回归分析,提出WRC-T钢管混凝土短柱轴心抗压极限承载力的计算模型.结果试件呈剪切型或局部凸曲型破坏,提高约束效应系数可以明显提高试件的极限承载力和后期承载能力.结论WRC-T钢管混凝土短柱的两个组成部分能很好地协同工作,力学性能较好;极限承载力公式计算结果与试验值符合较好;计算公式可供工程设计参考.

CFRP-UHPC-钢管组合短柱轴压性能研究

CFRP-UHPC-钢管组合短柱是一种具有广阔应用前景的组合柱,用超高性能混凝土(UHPC)取代组合短柱中的传统混凝土可提高其力学性能和耐久性.为研究CFRP-UHPC-钢管组合短柱的轴压性能,对18个CFRPUHPC-钢管组合短柱进行了轴心受压试验,分析了其破坏过程、破坏形态及轴压承载力,研究了碳纤维增强复合材料(CFRP)厚度、空心率以及钢管厚度对约束UHPC轴压性能的影响,并基于双剪统一强度理论建立了CFRPUHPC-钢管组合短柱轴压承载力计算公式.结果表明:CFRP-UHPC-钢管组合短柱的组合形式充分发挥了UHPC的抗压性能、CFRP的抗拉性能以及钢管的抗压性能,在三者协同工作下,组合短柱的轴压承载力明显高于各个材料轴压承载力的简单叠加,最大提高幅度可达81%;随着CFRP厚度的增加,约束UHPC的抗压强度和极限应变均有不同程度提高,组合短柱的轴压承载力提高明显;空心率较小(φ=0.28和φ=0.50)时,空心率对约束UHPC的抗压强度和极限应变影响不显著,空心率较大(φ=0.76)时,约束UHPC的极限应变明显提高;钢管厚度对约束UHPC轴向应力-应变曲线、抗压强度和极限应变影响很小;各个影响因素对约束UHPC轴压性能影响程度排序为:CFRP厚度>空心率>钢管厚度;所建立的CFRP-UHPC-钢管组合短柱轴压承载力计算公式计算简便,且计算值与试验值吻合良好,可供工程应用参考.

各种截面钢管混凝土轴压短柱基本性能连续性的理论研究

根据“统一”理论推断 ,对不同截面形式的钢管混凝土轴压短柱采用有限元方法进行分析 ,得到了圆形、方形、矩形和八边形截面轴压短柱的平均应力 -应变全过程关系曲线。最后导得各种截面钢管混凝土轴压短柱的组合性能指标及承载力设计公式。研究结果表明 ,各种截面形式的钢管混凝土的性能变化是连续的。

钢骨-T形截面钢管混凝土短柱力学性能试验

为了解钢骨-钢管混凝土柱力学性能,设计制作9个钢骨-T形截面钢管混凝土短柱,并进行轴心受压承载力试验。分析了套箍系数、配骨指标对钢骨-T形截面钢管混凝土柱轴压性能的影响。试验研究表明,在轴心受压作用下,设置了钢骨的T形截面钢管混凝土柱的极限承载力有所提高,钢骨的设置能改善钢管对核心混凝土的约束作用,可延迟或避免钢管在应力状态达到屈服前发生局部屈曲而导致构件的过早破坏,从而大幅度提高T形钢管混凝土柱的延性和极限承载力。

矩形薄壁钢管混凝土短柱轴心受压性能试验研究

以截面长宽比、混凝土强度、钢管壁厚为参数,对32个矩形薄壁钢管混凝土短柱进行了轴压试验研究,分析了其破坏过程、破坏形态、承载能力、变形性能,探讨了钢管与核心混凝土协同工作机理及其影响因素.试验研究表明:受力过程中,薄壁钢管长边首先发生屈曲,试件最终破坏形态及破坏承载力与钢管长边的屈曲有关;矩形截面与方形截面和圆形截面相比,长边更容易屈曲,钢管对核心混凝土的约束作用相对较小,壁厚及截面的长宽比对约束作用影响显著;矩形截面薄壁钢管混凝土受压短柱的承载能力与变形性能除与截面长宽比、钢管壁厚有关外,还与钢管与核心混凝土的抗压强度比有关.在试验研究的基础上,建立了核心混凝土的约束分区模型,推导出了矩形薄壁钢管混凝土轴压构件承载力计算公式.

局部腐蚀钢管混凝土短柱轴压性能试验研究

该文共设计和制作了18根圆钢管混凝土短柱,通过机械加工结合通电加速腐蚀的方法模拟局部腐蚀缺陷,开展了局部腐蚀缺陷深度、缺陷大小及缺陷位置对钢管混凝土柱轴压性能影响的试验研究。试验结果表明:在该文设计的腐蚀参数范围内,当腐蚀深度比超过45%时,CFST柱的承载力随腐蚀深度的加深急剧下降,腐蚀缺陷深度对CFST柱的承载力影响显著;当腐蚀深度比小于45%时,局部缺陷的环向和轴向尺寸变化对CFST柱承载力影响不大;局部腐蚀越接近柱中,试件的轴压承载力越低。基于试验结果和理论分析,提出了局部腐蚀缺陷钢管混凝土柱的轴压承载力计算模型。通过与收集的100根无缺陷和局部缺陷钢管混凝土柱试验结果对比,验证了所提模型具有较好的计算精度。

恒高温作用后钢管混凝土短柱轴压试验

通过对20个圆形钢管混凝土短柱试件在恒高温作用后的轴压承载力试验,研究了圆形钢管混凝土短柱的轴压力学性能.重点研究了载荷 应变的变化规律,在分析试验数据的基础上,探讨了试验中恒温温度t和恒温时间h的选择对试验结果的影响.在恒高温作用后钢管混凝土力学性能的试验研究中发现,恒温温度的设定应对特殊温度段给予特殊考虑,恒温时间应适当延长.

钢骨-L形截面钢管混凝土短柱力学性能试验

为了解钢骨-钢管混凝土柱力学性能,设计制作9根钢骨-L形截面钢管混凝土短柱,并进行轴压承载力试验,分析套箍指标、配骨指标等因素对钢骨-L形截面钢管混凝土柱轴压性能的影响。试验研究表明,在轴心压力作用下,设置了钢骨的L形截面钢管混凝土柱的极限承载力有所提高,能够延缓钢管过早发生局部屈曲,从而提高了短柱的延性。

内衬钢管方中空钢筋混凝土短柱轴压性能分析

为提高空心钢筋混凝土柱的承载能力和延性,文中提出一种内衬钢管的方中空钢筋混凝土短柱。采用有限元软件建立该类柱的非线性有限元模型,模拟结果与试验吻合良好,验证了有限元建模方法的合理准确性,基于此进一步考察钢管壁厚和直径、截面边长、钢管屈服强度和混凝土抗压强度对组合柱轴压刚度、承载力以及延性的影响,并对典型试件进行受力全过程分析。结果表明内衬钢管方中空钢筋混凝土短柱轴压承载力及刚度随混凝土抗压强度的提高而增大,延性随钢管壁厚及直径的增加而增大。

钢管约束和外粘碳纤维布加固震损预制混凝土管组合短柱抗震性能研究

为研究钢管约束加固和外粘碳纤维布加固震损预制混凝土管组合短柱的抗震性能,通过改变钢管厚度、碳纤维布层数、轴压比、剪跨比以及柱的浇筑形式,完成11个震损预制混凝土管组合短柱和1个震损现浇钢筋混凝土短柱加固后的往复加载试验。分析加固后组合短柱的破坏过程及最终破坏状态、滞回性能、承载力以及耗能能力。结果表明:配合高强无收缩灌浆料的使用,两种加固方式均能达到快速修复并恢复构件使用功能的目的;加固后短柱破坏模式为剪切破坏,所有试件承载力均能够恢复至原有水平,部分试件加固后极限位移角提高幅度达100%以上,变形能力得到显著提升。建立了钢管约束和外粘碳纤维布加固震损预制混凝土管组合短柱的受剪承载力计算公式,计算值与试验值吻合较好,相较于试验值,计算值偏于安全。

组合结构及其框架梁柱节点抗震设计

钢--混凝土组合结构由于其经济、刚度大、抗震性能好而广泛地应用于工业建筑,然而对于组合结构构件的某些特性扩大应用范围后,某些构件的工作性能,尚须不断研究。譬如:当钢管混凝土用做基础桩和输电杆框架柱时,其内力和变形十分复杂,其弯扭性能是十分重要的因素。目前填充型圆钢管柱、混凝土梁构成的梁柱刚性抗震节点有很好的抗震性能(圆管截面的流体动力特性好),能够保证组合结构框架梁柱在地震区推广使用。

矩形钢管混凝土翼缘-蜂窝钢腹板H形截面组合短柱轴压性能试验研究

为研究矩形钢管混凝土翼缘-蜂窝钢腹板H形截面组合短柱(STHCC)的轴压性能,进行了16根STHCC短柱的轴压静力试验。主要研究参数包括约束效应系数、混凝土立方体抗压强度、翼缘钢管腹板厚度和柱长细比。通过轴压试验得到STHCC短柱试件的试验现象和破坏形态、荷载-位移曲线、钢管翼缘和蜂窝钢腹板的荷载-应变曲线,分析了四参数对STHCC短柱轴压承载力的影响规律及受力机理。结果表明:钢管的外表面会产生吕德尔滑移线,所有试件钢管混凝土翼缘均呈剪切型破坏;试件荷载-位移曲线大致可分为弹性、弹塑性、荷载下降和残余变形等四段。随着约束效应系数和蜂窝钢腹板厚度的增加,试件的轴压承载力逐渐提高;随着长细比的增大,试件的轴压承载力却逐渐下降。最后,通过引入组合效应修正系数和综合影响变量,建立了与试验结果吻合较好的STHCC短柱轴压承载力计算式,并给出了该类轴压短柱的设计建议。

FRP管-混凝土-钢管组合柱短柱的偏压承载力实用计算公式

采用纤维单元法对FRP管-混凝土-钢管组合柱短柱在偏心压力作用下的正截面受压承载力进行了分析.通过应力图简化、表达式近似等不同手段,分别对约束混凝土、钢管和FRP管贡献的承载力表达式进行了简化,最后得到偏心受压短柱不考虑荷载二阶效应时的承载力实用计算公式.与现有试验结果比较表明,本文实用公式的计算结果具有足够精度且偏于保守,可为工程设计人员参考采用.

薄壁不锈钢管-钢骨混凝土短柱轴压力学性能试验研究

为研究薄壁不锈钢管-钢骨混凝土组合短柱的轴压力学性能,以含钢率和混凝土强度为试验变量,设计了6个薄壁不锈钢管混凝土组合短柱,包含4个不锈钢管-钢骨混凝土组合短柱,2个不锈钢管混凝土组合短柱对比试件。通过不锈钢管组合短柱轴压性能试验结果,分析各试件的破坏形态、荷载-位移曲线、承载力及应变特征,并研究了不同变量对极限承载力及残余承载力的影响规律。研究结果表明:不锈钢管-钢骨混凝土组合短柱具有较高的承载能力和较好的延性;含钢率对试件承载力影响较大,随着含钢率增大,试件承载力显著提高;混凝土强度的提高也显著提高了试件的承载力。采用欧洲EC4、中国GB 50936标准及相关学者提出的理论计算式计算了不锈钢管-钢骨混凝土组合短柱的极限承载力,结果表明:考虑钢管及钢骨双重约束效应的理论计算式能较为准确地预测不锈钢管-钢骨混凝土柱承载力。