预制高强混凝土管柱-钢梁框架节点抗震性能分析

为研究预制高强混凝土管柱-钢梁框架节点的抗震性能,对6个不同参数的预制高强混凝土管柱-钢梁框架节点试件进行了低周反复荷载试验。基于试验数据,采用有限元分析软件ABAQUS建立了预制高强混凝土管柱-钢梁框架节点的有限元模型,有限元模型模拟结果和试验结果吻合较好,表明该有限元模型参数可靠。在此基础上,利用该有限元模型进行变参数分析,分析了柱轴压比、预应力张拉控制应力、环板宽度对节点抗震性能的影响。分析结果表明:随着轴压比的增加,试件的承载能力显著增加,但试件的延性降低;增大预应力筋张拉控制应力和环板宽度,试件承载能力均有一定提高且刚度变大。

钢筋混凝土管柱-钢桁架竖向混合结构动力弹塑性分析

利用集中塑性铰有限元模型,对钢筋混凝土管柱-钢桁架竖向混合结构进行了动力弹塑性计算,分析了结构的破坏模式,依据基于结构内容物的抗震性能指标,评价了该结构的抗震性能。研究表明:结构破坏集中在柱根,内柱首先出现塑性铰,结构进入塑性后,角柱的塑性发展程度最深;内柱与角柱为结构薄弱环节;钢桁架屈服杆件主要分布在悬挑端和柱头区;7度设防时,结构满足基于内容物抗震设防的基本目标,且在达到基本目标时承受的地震作用加速度峰值约为340 gal。

离心预制高强混凝土管柱受剪性能试验研究

为研究离心预制高强混凝土管柱的受剪性能,完成了8个试件的单向加载试验,分析了轴压比、剪跨比和体积配箍率对各试件破坏形态、受剪承载力和变形性能的影响.试验结果表明:所有试件的破坏形态均为剪压破坏,剪切斜裂缝与柱纵轴夹角在29°~41°之间;轴压比和剪跨比是影响离心预制高强混凝土管柱受剪性能的关键参数,对其受剪承载力和变形性能影响较大;剪切变形对柱顶总位移贡献的比例随剪跨比的减少而显著增加,剪切变形对小剪跨比柱受剪性能的影响更显著;峰值荷载时,剪跨区中部约1/2柱高范围内箍筋进入屈服,箍筋平均应力可达到抗拉强度的65%~80%;基于桁架-拱模型理论,建立了离心预制高强混凝土管柱的受剪承载力计算式,计算值与试验结果吻合较好且偏于安全.

钢筋混凝土管柱水平承载力分析

通过钢筋混凝土管柱的抗震性能试验和有限元分析,发现壁径比、纵筋配筋率对管柱水平承载能力的影响相对较大,轴压比相对较小,给出3个参数的合理取值,所得结果可用于指导工程实践。

钢筋混凝土管柱-钢桁架混合结构抗震性能

以某钢筋混凝土管柱-钢桁架竖向混合结构为背景,采用集中塑性铰有限元模型,对该结构进行动力弹塑性计算,分析了该结构的破坏机理.基于结构内容物的抗震设防指标,评价了结构的抗震性能水准,研究了钢筋混凝土管柱纵筋配筋率和壁径比对混合结构抗震性能的影响.研究表明,在7度罕遇地震作用下,该结构满足基于内容物的抗震设防基本要求;结构破坏集中在柱根,为单道防线的柱铰破坏模式;角柱与内柱为结构薄弱环节;钢桁架屈服杆件主要分布在悬挑端及与柱头连接的区域;建议该结构的柱纵筋最小配筋率不小于0.5%,柱壁径比不小于0.100.

钢桁架-钢筋混凝土管柱结构风参数试验研究

结构下部空旷,上部挡风墙承担的风荷载对结构下部产生较大作用。我国规范没有对该类结构及其顶部透气性A型架的风参数作具体规定。为解决工程设计中风参数取值问题,进行了刚性模型风洞试验研究,得到了不同工况下挡风墙、A型架、管柱的体型系数及挡风墙的阵风系数,分析了风机、周围建筑物、风向角对相关风参数的影响,给出了相关参数的建议值。并将试验结果与数值模拟计算结果进行了对比分析,结果表明,二者吻合较好,研究结果为工程设计提供了基础资料,可供同类工程参考。

空冷支架混凝土管柱抗扭性能影响因素

为了研究空冷支架混凝土管柱在压弯剪扭作用下抗扭性能的影响因素及其规律,对现有空冷支架混凝土管柱抗扭性能进行了研究.建立了有限元模型,应用已有试验结果进行了验证,分析研究了壁径比、箍筋配筋率、混凝土强度、纵筋配筋率和长细比对混凝土管柱构件在复合受力情况下抗扭性能的影响,并运用响应曲面法研究了以上 5 种影响因素的显著性及交互作用.结果表明:混凝土管柱的抗扭承载力会随着壁径比、混凝土强度以及纵筋配筋率的增大而增大,其抗扭延性会随着壁径比和纵筋配筋率的提高而增加;5 种因素的单因素反应均显著,其中长细比的影响最显著;壁径比和混凝土强度等级、壁径比和长细比,以及混凝土强度等级和长细比的交互作用最明显.最后,针对混凝土管柱设计所要考虑的关键因素提出了建议.

GFRP管-配筋空心高强混凝土轴压短柱有限元分析

目的为提高PHC管柱在海洋环境中的耐腐蚀性和承载力,将PHC管柱置入GFRP管混凝土截面中,形成GFRP管-配筋空心高强混凝土柱,并研究其短柱的轴压性能。方法利用ABAQUS软件建立组合柱的有限元模型,验证模型可靠性,对典型构件的荷载-位移曲线、各组成部分的内力分担比例、纵向应力变化进行分析;研究GFRP管壁厚度、夹层混凝土抗压强度、普通钢筋直径对构件承载力与提高系数的影响。结果随着GFRP管壁厚度、夹层混凝土强度及普通钢筋直径的增加,构件的轴压承载力提高率分别在17.4%~44.7%、3.3%~9.7%以及3.8%~7.6%,极限轴向位移提高率分别在145.2%~182.8%、-1.2%~-8.4%以及3.3%~1.4%;构件提高系数随GFRP管壁厚度增加显著提高。结论GFRP管-配筋空心高强混凝土柱有较高的轴压承载力和轴向变形能力;在三种参数中,GFRP管壁厚度是影响构件的轴压承载力、轴向变形能力以及构件各组成部件间组合作用的重要参数。

倾斜煤层直角梯形巷道留巷柱式支护技术研究与应用

为保证沿空留巷工艺在松河煤矿倾斜煤层回采工作面的顺利应用,以120306回风巷留巷为技术背景,综合运用工程类比、数值模拟、现场工业性试验及矿压监测等手段,开展高强柱式巷旁支护沿空留巷技术可行性及合理参数研究。结果表明,混凝土支柱直径需大于1.2 m、布置间距小于3.0 m方可控制留巷围岩失稳破坏,高强混凝土支柱可使采空区侧顶板在其外边界处断裂,减小空巷围岩压力并提高其稳定性,将留巷表面变形量控制在较低水平,取得理想的留巷效果。

FRP-混凝土-钢双壁空心管柱抗冲击性能研究与机理分析

FRP-混凝土-钢双壁空心管柱(FRP-concrete-steel double skin tubular columns)目前已在桥梁墩柱中得到应用,抗冲击性能是其推广应用的重要指标。为此,基于前期试验,采用ABAQUS软件建立了考虑轴力与侧向冲击耦合影响的有限元模型。首先,分析了轴力-冲击联合作用下该类构件的抗冲击机理;其次,重点研究了FRP厚度和缠绕角度、轴压比、冲击速度、空心率、内钢管径厚比与材料强度对抗冲击性能的影响;最后,给出了轴力-冲击耦合作用下构件动力放大系数的计算公式。结果表明,混凝土的塑性变形是构件抗冲击的主要耗能机制;轴力对构件抗冲击性能有明显影响,当轴压比大于0.7时,轴力对抗冲击性能有削弱作用;内钢管径厚比对构件抗冲击性能影响较小;建议的计算公式可较好地预测该类构件的抗冲击承载力。

大尺寸薄壁钢筋混凝土管柱抗震性能试验研究

通过4个1/8比例试件的低周反复加载试验,研究轴压比、壁径比与配筋率对大尺寸薄壁钢筋混凝土管柱抗震性能的影响。分析了试件的滞回曲线、骨架曲线及其特征点、位移延性以及破坏模式。按照现行混凝土结构设计规范计算了试件的弯曲承载力,试验结果大于计算结果。建议了配置双排纵筋钢筋混凝土管柱的抗弯承载力计算公式。采用ANSYS进行有限元计算,计算结果与试验结果基本吻合。研究表明:弯曲破坏是大尺寸薄壁钢筋混凝土管柱的主要破坏模式,轴压比是影响其延性的主要因素。

钢桁架-钢筋混凝土管柱结构抗震性能研究

某火力发电厂采用钢桁架-钢筋混凝土管柱结构。为了有效评价该结构的安全状况和弥补抗震设计依据不足,采用模型试验和有限元数值分析相结合的方法研究了实际结构的动力特性和抗震性能。结果表明,试验数据与计算结果吻合较好,结构能满足抗震设防要求,但应考虑结构抗扭问题和管柱的重力二阶效应,管柱节点和屋面支撑空冷设备的三角形钢架(A形架)下部是薄弱部位,管柱裂缝比实心柱大,裂缝主要在柱下部,应提高柱端箍筋加密高度,桁架悬挑部位挠度超过限值,地震作用下桁架悬挑部分杆件内力变化剧烈,应增大设计截面。

变轴压比预制高强混凝土混合配筋管柱抗震性能研究

通过对3根预制高强混凝土混合配筋管柱试件在不同轴压比下的拟静力试验,研究了轴压比对其抗震性能的影响.其中管柱试件中预应力钢棒和HRB400级钢筋各配置6根,两者间隔布置.详细记录试件的破坏过程,得到试件的滞回曲线、骨架曲线、承载力、变形能力、承载力退化曲线和耗能能力等.试验结果表明:各试件均为受弯破坏,延性系数为2.50~2.93,极限位移角为1/33~1/27;配置预应力筋的混合配筋管柱试件残余位移较小,自复位能力较强;轴压比是影响试件延性和耗能能力的重要因素,随着轴压比增大,试件延性降低,耗能能力减弱.

预制混凝土管柱柱脚节点抗震性能试验研究

通过对柱脚节点的试验研究,对比分析预制混凝土管柱与普通混凝土柱柱脚节点的破坏特征、承载能力和延性、滞回特性和刚度退化等抗震性能指标。研究表明:预制混凝土管柱在抗震过程中有较好的抗剪性能和耗能能力,抗震性能可靠,具有替代普通混凝土柱的能力。

反复荷载下大尺寸薄壁钢筋混凝土管柱抗震性能研究

通过4根大尺寸薄壁钢筋混凝土管柱在低周反复水平加载试验,得到了大尺寸薄壁钢筋混凝土管柱的滞回曲线和骨架曲线;并分析了轴压比、配筋率、壁径比对试件的滞回性能、耗能能力、延性的影响;结果表明,大尺寸薄壁钢筋混凝土管柱具有良好的抗震性能。

HRB600级钢筋预制管高强混凝土柱偏压性能试验研究

为了解HRB600级钢筋预制管高强混凝土柱的偏心受压力学性能,进行3根截面尺寸为600 mm×600 mm的HRB600级钢筋预制管高强混凝土柱大偏压试验.分析预制管混凝土强度、有无钢纤维等设计变化参数对HRB600级钢筋预制管高强混凝土柱大偏压性能的影响规律,并与HRB600级钢筋高强混凝土偏心受压柱进行比较.研究结果表明,HRB600级钢筋预制管高强混凝土柱的破坏特征、荷载-挠度曲线、钢筋应变发展规律与HRB600级钢筋高强混凝土柱基本一致;提高预制管混凝土强度可提高柱的承载力;加入钢纤维不仅可提高柱的承载力,还可改善延性;与现浇混凝土柱相比,光滑结合面的预制管混凝土柱整体工作性能稍差,前期刚度退化较快,承载力较低;对于HRB600级钢筋预制管高强混凝土柱,可采用叠加的方法计算其偏心受压承载力.

装配式建筑中预制混凝土管柱的研究与展望

回顾了预制混凝土管柱的研究历程,根据受力时工作机理的不同,将预制混凝土管柱分为预制混凝土空心管柱和预制混凝土组合管柱。对国内外有关预制混凝土管柱基本受力性能、抗震性能和相关节点及体系的研究现状和最新进展进行了综述和分析。结合目前预制混凝土管柱研究与应用中尚存在的问题,对今后研究重点和发展趋势做了展望,并指出基于预制混凝土管柱的特点和优势,研发各种新型装配式结构体系对促进我国装配式建筑体系的发展具有重要意义。

混凝土管柱排架与小直径管柱防屈曲支撑减震排架抗震性能试验研究

为解决传统空冷凝汽器支架结构抗侧能力弱,抗震能力不足的问题,设计制作了两榀空冷支架结构排架试件,其中一榀为常规直径混凝土双管柱结构试件,另一榀为直径较小的双管柱且增设多段连接防屈曲支撑的结构试件。分别对两榀排架结构试件进行了往复加载试验,对比分析了两榀排架的抗震性能,包括混凝土管柱的开裂与裂缝发展、荷载-排架顶点侧移滞回曲线、刚度退化、骨架曲线等,研究设置于双管柱之间的单斜式防屈曲支撑的轴力-轴向变形滞回曲线的特点及其提高结构抗震性能的工作机制。研究结果表明,多段连接防屈曲支撑可在层间位移角约1/750时进入屈服耗能状态,在层间位移角约1/30之前不失效,可显著增加结构阻尼且耗能稳定,提高了结构抗震性能。

FRP-混凝土-钢双壁空心管柱塑性铰区弯矩-转角恢复力模型

采用Clough双线性恢复力模型作为双壁空心管柱塑性铰区弯矩-转角关系恢复力模型。推导了骨架线上两个控制点即屈服点和极限点的弯矩、转角计算式。基于建立的弯矩-转角恢复力模型,计算了9个双壁空心管柱试件截面的屈服弯矩和极限弯矩以及水平力加载位置的屈服水平位移、极限水平位移和水平力-位移滞回曲线,计算结果与试验结果符合较好。

GFRP混凝土圆形管柱试验研究

通过对GFRP混凝土圆形管长柱的轴心受压试验研究,分析了荷载—应变关系曲线和破坏形态,GFRP混凝土圆形管柱的泊松比变化规律,GFRP混凝土圆形管柱的受力阶段,以及管柱的整体承载力及变形性能。比较理论分析与试验结果,吻合较好。