采用FRP、钢管、混凝土的组合柱轴压承载力统一计算公式

随着FRP与传统材料的组合应用,国内外学者提出了适用不同工程背景的FRP、钢管、混凝土新型组合柱形式。考虑到其约束效果可以采用统一的侧向约束系数来评价,针对大多数基于FRP、钢管、混凝土的组合柱提出较为简便的统一计算公式。为建立适用范围广的组合柱轴压承载力统一计算公式,回顾了已有的FRP、钢管、混凝土组合柱形式,并按其约束形式分为四类截面。根据双剪统一强度理论,引入钢管屈服强度折减系数、方钢管的不均匀约束系数来考虑极限状态时钢管轴向应力低于其屈服强度的特点,分别推导出四类截面的组合柱轴压承载力计算公式。该公式考虑了组合柱的套箍指标、钢管屈服强度折减系数和组合柱截面尺寸影响,形式简单,适用范围广。通过与试验数据对比,提出的统一计算公式的理论计算值与试验值较为吻合。

配筋薄壁圆钢管混凝土短柱轴压极限承载力解析解

为了研究配筋薄壁圆钢管混凝土短柱在轴压荷载作用下的力学性能,采用统一强度理论和薄壁圆筒理论,考虑中间主应力效应、材料SD效应(材料拉压强度异性)及箍筋有效约束面积的影响,推导了配筋薄壁圆钢管混凝土短柱的轴压极限承载力公式。通过算例计算并与其他承载力公式对比分析,验证了本文所推公式的正确性,研究了中间主应力、径厚比和材料拉压比对构件轴压极限承载力的影响。研究结果表明,本文建立的计算公式具有较高的计算精度,可以预测配筋薄壁圆钢管混凝土短柱轴压极限承载力的上、下限值,并包含了一系列基于不同强度准则的承载力解。本文计算方法具有较广泛的适用性,可为配筋圆钢管混凝土短柱力学性能的研究提供借鉴。

圆钢管微膨胀陶粒混凝土短柱轴压极限承载力计算公式

以陶粒混凝土中的膨胀剂掺量(0、4%、8%、12%)和钢管壁厚(含钢率)为变量,制作了12组(24根)短柱,进行了轴压试验。结果表明:在本试验的膨胀剂掺量范围内,圆钢管微膨胀陶粒混凝土短柱试件的轴压承载力随膨胀剂掺量的增大而逐渐提高;根据试验结果建立了考虑膨胀剂掺量的受圆钢管约束微膨胀陶粒混凝土的强度准则计算公式,进而推导出了考虑膨胀剂掺量的圆钢管微膨胀陶粒混凝土短柱的极限承载力公式。

空间钢构架—钢管混凝土短柱轴压承载力计算方法

为了研究新型空间钢构架—钢管混凝土短柱的轴压极限承载力的计算方法,分析了空间钢构架—钢管混凝土轴压短柱的约束作用机理,在已有试验研究和有限元非线性分析的基础上,采用叠加法并考虑空间钢构架对钢管外混凝土的约束作用和钢管对核心混凝土的约束作用,建立了空间钢构架—钢管混凝土轴压短柱的极限承载力计算公式,其计算值与试验值符合较好,可以较好地计算空间钢构架—钢管混凝土短柱的轴压极限承载力。

X型插板焊接方管节点轴压承载力的有限元分析

以X型插板焊接方管受压节点的试验数据为基础,运用ABAQUS软件对节点进行了模拟分析,校验了节点轴压极限承力、应变分布和破坏模式等方面的非线性有限元建模方法.研究结果表明:在承受轴压作用时,节点焊缝附近的插板局部屈曲,平面外失稳而倾斜;插板板厚相对于方管的较小,工程中应采取增加插板厚度或在插板两边设置加劲肋等加强措施;节点的塑性变形能力较差,使得破坏呈脆性.

CFRP圆钢管混凝土中长柱轴压承载力研究

该文在钢管混凝土柱研究的基础上,进一步探究碳纤维布(CFRP)对圆钢管混凝土中长柱轴压承载力极限的影响。制作10根不同CFRP圆钢管混凝土中长柱进行轴压试验,探讨CFRP圆钢管混凝土中长柱的受力过程、破坏形态和轴压极限承载力,分析CFRP层数、混凝土强度、钢管壁厚与长细比对其极限承载力的影响,为CFRP圆钢管混凝土中长柱极限承载力的计算提供参考。结果表明,CFRP层数对圆钢管混凝土中长柱极限承载力提升巨大,混凝土强度、钢管壁厚与长细比的影响相对较小,可为CFRP圆钢管混凝土中长柱的工程应用提供有力支撑。

榫卯-灌浆套筒混合连接装配式方墩轴压承载力

采用ABAQUS软件,通过合理地挑选材料本构、单元类型,划分网格,建立边界条件,提出一种榫卯-灌浆套筒混合连接装配式方墩的有限元计算模型。该模型模拟了方墩在轴压荷载作用下的受力过程,与试验所得混凝土破坏形态、轴压极限承载力进行对比,分析了内部钢筋、钢管与灌浆套筒的受力状态,验证了所提模型的精度。在此基础上,以钢管混凝土(CFST)突榫中钢管的长度、厚度、直径为变量进行试验,结果表明:所提模型可以较好地模拟榫卯-灌浆套筒混合连接装配式方墩轴压过程,有限元计算得出的极限承载力与试验结果的比值的均值与方差分别为1.036和0.023;增大CFST突榫中钢管的长度、直径可以明显提高榫卯-灌浆套筒连接装配式桥墩的极限承载力,改变CFST突榫中钢管厚度使榫卯-灌浆套筒连接装配式桥墩的极限承载力呈先增大后减小的趋势,但相对于改变钢管的长度、直径来说影响甚微;提出地榫卯-灌浆套筒连接装配式方墩的轴压承载力简化计算公式,其计算结果均略低于试验和有限元参数分析的结果,与试验结果的相对误差均值为9.01%,与有限元计算结果的误差均值为4.05%,误差较小,可用于该类型方墩的轴压承载力计算。

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。

复式不锈钢管混凝土轴压试验研究

钢管混凝土在实际工程中已得到广泛应用,但普通碳素钢在极端环境中的应用存在局限性。不锈钢管混凝土既有类似于普通钢管混凝土的力学性能,又能在特定环境下起到耐腐蚀作用,在特殊工程中应用前景广阔。对一系列不同内钢管厚度和强度的复式不锈钢管混凝土轴压试验,结果表明应变达到0.07时,仍能够保持80%以上的峰值承载力,具有很好的延性;内钢管厚度的增加对极限轴向承载力的下降起到了明显减缓作用,但对其影响有限;提高内钢管厚度和强度均能显著提高试件的压缩刚度;现行规范能对复式不锈钢管混凝土轴压承载力进行较为准确的估计。

轴压圆钢管混凝土柱的极限分析

本文利用侧限混凝土的本构关系 ,对钢管混凝土圆柱在单调轴压荷载作用下进行极限状态分析 。

GFRP片材加固混凝土方柱的轴压试验研究

进行了玻璃纤维 (GFRP)片材加固混凝土方柱的轴压试验研究 ,探讨了GFRP片材加固柱的受力性能和侧限机理。试验表明 ,当GFRP片材加固率在一定范围内可以有效地提高柱的轴压极限承载力 ;但当GFRP片材加固率过大时 。

钢管砂轻混凝土轴压短柱力学性能研究

为了研究钢管砂轻混凝土短柱的轴压性能,以砂轻混凝土中河砂与陶砂的体积比例为变化参数,制作了3个圆钢管砂轻混凝土短柱试件和3个方钢管砂轻混凝土短柱试件,进行了静力单调轴压性能试验。观察了试件的受力过程和破坏形态,获取并分析了试件的应力-应变全过程曲线,基于统一强度理论、极限平衡理论和叠加理论分别计算了钢管砂轻混凝土短柱试件的轴压极限承载力。结果表明:钢管砂轻混凝土轴压短柱的外部钢管均向外屈曲,核心砂轻混凝土被压碎,方钢管砂轻混凝土短柱上部破坏程度较圆钢管砂轻混凝土短柱严重;钢管砂轻混凝土短柱的应力-应变曲线存在弹性、弹塑性和塑性三个受力阶段;建议采用基于叠加理论的AIJ-1997(CECS 159:2004或AIJ-1997)进行圆(方)钢管砂轻混凝土短柱轴压极限承载力的设计计算。

外包钢加固轴心受压砖柱的受力性能分析

对外包钢加固轴心受压砖柱的受力特点和横向应变进行了分析,提出了外包钢约束作用下砖砌体侧向约束应力、抗压强度的计算方法。在考虑截面有效约束区和非有效约束区的基础上,提出了外包钢加固轴心受压砖柱的极限承载力计算方法。计算结果与已有试验结果吻合较好,研究结果可供类似工程参考。

内配螺旋箍筋方钢管混凝土短柱轴压极限承载力计算方法

以侧压力为基本参数,将内配螺旋箍筋方钢管混凝土短柱的轴压极限承载力视为方钢管混凝土短柱的轴压极限承载力与螺旋箍筋独立为内部有效约束区混凝土所提供的附加承载力两部分的叠加,采用统一强度屈服准则计算方钢管纵向承载力及其受到的侧压力,考虑了中间主应力和材料拉压屈服强度比的影响,当钢材拉压屈服强度比为1时,随着参数b取值的不同,可以获得内配螺旋箍筋方钢管混凝土短柱轴压极限承载力的预测范围。通过对比已有试验、有限元模拟结果及公式计算结果可知,本文推导的公式能够较准确地预测内配螺旋箍筋方钢管混凝土短柱的轴压极限承载力,可以应用到实际工程设计中。

考虑初应力的方钢管混凝土柱轴压极限承载力统一解

采用双剪统一强度理论,考虑钢管初应力、中间主应力及材料拉压比的影响,对方钢管混凝土短柱的受力机理进行分析。将核心混凝土划分为有效约束区和非有效约束区,引入长细比折减系数,建立考虑初应力的方钢管混凝土柱轴压极限承载力的统一解。通过与试验结果和数值模拟结果的比对,验证了公式的正确性,并针对各参数的影响特性进行讨论。研究结果表明:考虑初应力的方钢管混凝土柱的轴压极限承载力随侧压系数、统一强度理论参数、考虑长细比影响的稳定系数等的增大而增大,随初应力、广义宽厚比等的增大而减小。对考虑初应力的方钢管混凝土柱的研究有一定的参考意义。

有限扭转对箱形截面短柱轴压受力性能的影响

为研究具有有限扭转的箱形截面短柱轴压受力性能,对其进行了弹性屈曲分析和非线性分析。揭示了初始扭转对轴压短柱中板件的荷载条件、边界条件、局部应力分布特点造成的影响:在弹性状态下,非加载边上存在弯曲约束和横向膜应力,加载边上平行加载方向的截面应力分布不均。指出了箱形截面短柱轴压刚度和极限承载力随相对扭转角增大而增大的一般规律,箱形截面短柱极限承载力对于较小相对扭转角的不敏感性,以及破坏模式同相对扭转角大小的相关性,即很大的相对扭转角会导致破坏模式由局部屈曲转变为局部的强度破坏。

轴压下CFRP—钢管约束混凝土柱试验研究

为研究CFRP—钢管约束混凝土柱试件在B式(仅在核心混凝土施加轴压)加载下的轴压力学性能,采用轴压试验的方法对18根CFRP—钢管约束混凝土试件进行核心混凝土轴向加载,分析混凝土强度、CFRP包裹层数和CFRP约束效应系数对试件轴向承载力和轴向位移的影响。试验结果表明,CFRP约束效应系数对试件轴压承载力提高系数贡献最大,CFRP约束效应能防止钢管的屈曲同时限制混凝土裂缝的发展,增大核心混凝土强度和增加CFRP层数,试件轴向承载力有显著提高。同时制作了6根试件进行A式B式加载对比试验,试验结果表明B式加载方式的极限承载力均大于A式加载,B式加载试件在整个加载过程中CFRP都对混凝土产生约束作用,试件的轴压性能相较于A式更加优良。

钢管膨胀混凝土圆柱轴压受力性能与承载力计算方法研究

通过4根低含钢率钢管混凝土圆柱的承载力试验,研究在不同荷载作用下4根圆柱的力学性能,对比钢管膨胀混凝土圆柱与普通钢管混凝土圆柱弹性泊松比的差异性,并探讨国内外钢管混凝土圆柱轴压极限承载力计算方法对低含钢率的适用性。试验研究表明:膨胀剂对钢管混凝土圆柱的轴压极限承载力影响不大;低含钢率钢管混凝土圆柱在各级荷载作用下表现出弹性、弹塑性和塑性三个工作阶段,且钢管膨胀混凝土圆柱与普通钢管混凝土圆柱横、纵向应变突变值相差较大;掺合膨胀剂的钢管混凝土圆柱在弹性阶段加载初期,泊松比接近于混凝土弹性泊松比,普通钢管混凝土圆柱在弹性阶段加载初期,泊松比接近于钢管的弹性泊松比。同时,依据钢管混凝土圆柱的破坏机理,分两种情况提出钢管混凝土圆柱轴压极限承载力的计算方法,经检验,该方法计算效果较好。

钢管混凝土组合柱轴心受压承载力计算方法

简要介绍了钢管混凝土组合柱轴心受压承载力已有的主要计算方法。在提出组合柱轴压承载力极限状态及组合柱轴压峰值应变的基础上,建立了组合柱轴压承载力计算公式。采用该文公式计算了34个组合柱试件的轴压承载力,计算值与试验值符合良好。为使轴心受压组合柱的峰值应变大于管外箍筋约束混凝土的轴压峰值应变、小于钢管混凝土的轴压峰值应变,提出了钢管混凝土截面面积在组合柱总面积中所占比例的上限值建议。

玻璃纤维(GFRP)片材约束混凝土的受力性能分析

对耐碱玻璃纤维 (GFRP)片材约束混凝土方形截面柱体进行了轴压试验和理论研究 ,探讨了GFRP片材加固柱的受力性能和侧限机理 ,提出了GFRP片材侧限混凝土的应力 -应变关系。在考虑截面有效约束区和非有效约束区的基础上 ,提出了GFRP片材加固混凝土方柱的轴压极限承载力计算方法 。