四肢格构式钢管混凝土轴压构件承载力研究

鉴于现有标准中的设计公式不适用于计算四肢格构式钢管混凝土轴压构件的承载力,在选择合理钢材和混凝土本构模型的基础上,建立了四肢格构式钢管混凝土轴压构件的非线性有限元模型,并通过现有试验结果验证了模型的准确性,再进一步利用有限元模型确定了四肢格构式钢管混凝土标准轴压短柱的几何条件和强度承载力计算公式,以及四肢格构式钢管混凝土轴压构件的稳定系数和稳定承载力计算公式。结果表明:与现有标准中的设计公式相比,建议公式能够更加准确地预测四肢格构式钢管混凝土轴压构件的承载力,可为相关标准的修订提供参考。

受火后内置格构式钢管混凝土十字形截面型钢混凝土短柱轴压性能研究

为研究受火后内置格构式钢管混凝土十字形截面型钢混凝土柱的轴压性能,开展1根未受火和6根受火后短柱轴心受压试验,得到荷载-轴向位移曲线,分析受火时间和受火面数量对短柱剩余承载力、延性、耗能和初始轴压刚度等的影响。引入受火后混凝土材料性能折减系数,结合相关规范提出内置格构式钢管混凝土十字形截面型钢混凝土短柱受火后承载力计算式。结果表明:受火与不受火短柱破坏模式基本相同,荷载-位移曲线划分为弹性段、弹塑性段、下降段和平缓段,最终发生斜向剪切破坏;随着受火面数量的增加,短柱的剩余承载力、延性和初始轴压刚度呈下降趋势;随受火时间增加,内置格构式钢管混凝土承担外荷载比例逐渐增大,荷载-轴向位移曲线逐渐呈扁平状,峰值位移、破坏位移滞后,短柱表现出良好的延性;提出的短柱承载力计算式结果与试验结果吻合良好。

火灾后内置格构式钢管混凝土十字形短柱轴压试验及剩余承载力研究

为研究火灾后内置格构式钢管混凝土(L-CFST)十字形短柱轴压力学性能,完成了7根不同受火时间和冷却方式的内置L-CFST十字形柱火灾后轴心受压试验,其中1根为未受火试件作对比,分析试件火灾后破坏形态、轴压机理、剩余承载力、延性。结果表明:自然冷却后试件剩余承载力、延性大于喷水冷却试件;随受火时间增加,时间承载力不断下降;试件受火后延性系数均有提高,为地震后次生灾后提供保障。通过ABAQUS有限元分析软件建立试件模型,分析试件受火时截面温度云图及温度-时间曲线。最后,提出火灾后内置L-CFST剩余承载力计算公式,建议采用日本AIJ规范及本文计算方法评估剩余承载力。

格构式钢管混凝土构件抗震性能研究进展

为了给采用格构式钢管混凝土构件的桥墩、桥塔和拱桥拱肋的研究、设计与施工提供参考,从试验测定、理论分析和恢复力模型3个方面系统阐述了国内外格构式钢管混凝土构件抗震性能研究的进展。分析表明:反复荷载作用下格构式钢管混凝土桥墩滞回性能的试验研究以圆形肢杆为主,且受荷模式为单向循环加载,试验对象和参数范围均有限,而格构式钢管混凝土桥墩拟动力试验及格构式钢管混凝土桥梁模型模拟地震振动台动力试验的报道很少,研究对象单一且工况有限;同时,不同研究者建立的滞回性能理论分析模型,虽能在一定程度上模拟格构式钢管混凝土桥墩的受力性能与破坏过程,但均或多或少存在一定不足或不合理之处,而由于某些杆件或节点进行了简化处理,现有格构式钢管混凝土拱桥模型的合理性尚待检验。基于对国内外研究现状的分析指出,强非线性条件下滞回性能分析理论与模型、损伤演化规律与破坏准则及恢复力模型和抗震设计方法是进行格构式钢管混凝土构件抗震性能研究的关键科学问题。最后,展望了格构式钢管混凝土构件抗震性能研究的前景及发展方向,为深入研究地震作用下格构式钢管混凝土桥墩、桥塔及拱桥拱肋的工作性能,合理评估该类结构构件的地震损伤演化规律,进而制定其合理抗震设计方法提供了研究思路。

格构式钢管混凝土风电塔架KT型节点受力性能试验研究

为了研究格构式钢管混凝土风电塔架结构中节点的破坏机理和力学性能,进行了6个KT型钢管混凝土节点的静力试验研究,并采用ABAQUS有限元软件对其进行了分析。通过变化腹杆的搭接率和塔柱径厚比两个参数,分析了节点的承载性能。结果表明:腹杆搭接间隙节点的破坏模式为塔柱壁的材料强度破坏,搭接率为0的节点和搭接节点均为受压腹杆失稳屈曲破坏。间隙节点的高应力区出现在拉腹杆与直腹杆的间隙以及受拉腹杆与塔柱相贯线的冠点与鞍点之间,等效应力峰值点达661 MPa,而搭接率为0的节点以及搭接节点的高应力区出现在受拉腹杆与塔柱相贯线的踵点与鞍点之间。搭接率在一定范围内时,节点的承载力随搭接率的增加而逐渐增加,但高应力区也随之逐渐集中,材料利用率逐渐降低,受力趋于不合理。塔柱径厚比对间隙节点的节点区等效应力分布的影响最大,其次是搭接节点和搭接率为0的节点,搭接率为0的节点对塔柱径厚比不敏感;塔柱径厚比相同时,腹杆和焊缝的材料强度成为控制节点承载力的主要因素,塔柱径厚比对间隙节点承载力的影响最大,其次是搭接节点和搭接率为0的节点。

格构式钢管混凝土柱高压顶升混凝土涨裂分析及预防措施探索

格构式钢管混凝土柱,在其内腔快速顶升混凝土时,下柱顶部发生涨裂。对此现象做了详细的研究分析,建立了数学模型,运用钢结构力学及伯努里流体力学方程,对钢管不同的截面进行了详细的受力分析计算,找出了问题存在的原因。同时,设计了专用防涨裂的控制装置,解决了此类施工技术难题。

格构式钢管混凝土风电塔架螺栓球万向节点损伤机制分析

为研究格构式钢管混凝土风电塔架结构螺栓球万向节点的损伤机制和力学性能,进行了4个螺栓球节点模型的静力试验,并采用ABAQUS有限元软件对其进行了非线性分析。通过变化锥台与腹杆壁厚比τ和包裹体径厚比γ两个参数,分析节点的受力性能和损伤机制。结果表明:螺栓球万向节点的破坏模式主要为锥台壁的屈曲破坏和锥台与包裹体间的焊缝撕裂破坏;锥台壁厚的变化对螺栓球万向节点破环的产生和发展有重要影响;节点承载力对锥台与腹杆壁厚比较敏感,其次是包裹体径厚比,且壁厚越厚,承载力越高;靠近受拉侧的锥台等效应力最大,锥台壁应力分布由受拉侧至受压侧呈减小趋势,且等效应力随包裹体径厚比的增大而减小;当包裹体径厚比γ≤38.5时,且锥台壁厚相同时,节点的承载力随着γ的增大而降低,当γ>38.5时,随着γ的增大,节点的承载力下降幅度显著减小;当锥台与腹杆壁厚比τ≤3.4时,节点的承载力随着τ的增大而增大,当τ>3.4时,承载力增加幅度明显降低。建议针对此类节点在实际工程设计时取γ=38.5与τ=3.4。

装配式内置格构式圆钢管混凝土异形柱框架抗震性能试验研究

为研究装配式内置格构式圆钢管混凝土异形柱框架的抗震性能,设计了2榀两层两跨足尺中框架和边框架,通过低周往复加载试验,分析了框架破坏机制、滞回性能、变形能力、耗能能力和刚度退化。结果表明:装配式内置格构式圆钢管混凝土异形柱框架破坏机制为典型的梁铰机制,满足“强柱弱梁”设计要求;中框架和边框架滞回曲线饱满,延性和耗能能力较好,刚度退化平稳,框架破坏时层间位移角达到1/23,远高于强震下弹塑性层间位移角1/50的限值,内置钢管混凝土的存在改变了结构承载机制,在外部混凝土脱落后,结构内力重分布,形成内置格构式钢管混凝土桁架受力体系;该装配式节点连接安全可靠,结构仅进行钢管混凝土的有效连接,无需进行纵向钢筋的连接,具有较好的经济性。

内置L-CFRST十字形短柱耐火性能有限元分析

目的 研究内置格构式圆钢管混凝土十字形短柱四处阴角受火下轴压耐火性能。方法 基于ABAQUS有限元软件建立81种不同工况的耐火极限模型,分析火灾荷载比、钢管内混凝土强度、含钢率和钢管强度对耐火极限的影响变化规律,通过正交试验分析得出不同因素对耐火极限的敏感程度,最后提出试件耐火极限简化计算公式。结果 试件耐火极限随火灾荷载比增加呈负相关并且显著降低,其他影响因素均呈正相关,钢管强度对耐火极限影响程度最低;耐火极限理论计算结果与有限元结果符合较好。结论 钢管的约束效应对于试件耐火极限有一定影响,在工程设计时尽量保证约束效应系数大于1.12;选用火灾荷载比为0.4、钢管内混凝土强度为60 MPa、含钢率为0.067 9、钢管强度为390 MPa的组合耐火性能最好。

钢混组合结构大跨越输电塔主柱和节点的试验研究

为了给工程设计提供参考依据,对钢混组合结构大跨越输电塔中的格构式角钢-钢管混凝土主管和钢管混凝土-钢管相贯节点等关键技术进行了试验研究,获得了格构式角钢-钢管混凝土主管的整体稳定性能、破坏模式和承载力以及钢管混凝土-钢管相贯节点的管壁变形、应力集中系数和承载力数据,并提出了承载力计算方法,可用于类似结构的设计中。

千吨级双层吊车钢结构重型工业厂房抗震性能研究

本文以山东省东营港开发区绿洲核能装备有限公司的高端石化装备制造项目重型压力容器厂房车间的A区为抗震性能研究对象,该工程的显著特点是吊车吨位大(千吨级)、吊车使用频繁(A5级工作制)、结构跨度大(42m)、吊车轨顶标高高(下层20m,上层28m),地震作用对结构的影响将会非常大。本文对厂房结构进行了模态分析,比较了空载和满载情况下的结构动力特性(阵型和频率),针对不同工况(空载和满载),分析计算了不同震级下的结构受力特性及荷载响应,并得出一系列有实际指导意义的结论和建议。

1000t/800t钢结构重工厂房抗风性能分析

本文以山东省东营港开发区绿洲核能装备有限公司的高端石化装备制造项目的重型压力容器厂房车间的A区为研究对象,利用ANSYS建立了三维有限元模型,采用合理的单元精确模拟了厂房结构的不同部位的特征形式,并采用合理的连接方式反映其实际工作特性,针对不同工况(空载和满载),计算并分析了不同风载作用下的结构受力特性及荷载响应,并提出对实际工程设计工作有意义的结论和建议。