矩形截面钢管混凝土结构的特点及其研究现状

介绍了矩形截面钢管混凝土结构的特点和研究现状 。

超大截面矩形钢管混凝土柱钢-混凝土共同工作合理构造措施

为保证超大截面矩形钢管混凝土柱中钢管和混凝土的共同工作性能,提出节点内直接设置分配梁的构造,并对荷载作用于管壁的超大截面矩形钢管混凝土柱1∶5缩尺模型进行轴压承载力试验研究。结果表明:钢管内未设置任何构造措施的矩形钢管混凝土柱,其轴压承载力与空钢管全截面屈服时的轴压承载力接近,核心混凝土承担轴向荷载的比例较小,其主要作用是防止管壁内凹屈曲,钢管与混凝土之间的共同工作性能较差;设置分配梁的矩形钢管混凝土柱中,核心混凝土较好地发挥了自身的轴压承载能力,有效改善了钢管和混凝土之间的共同工作性能;采用分配梁加内环板构造的矩形钢管混凝土柱中,钢管和核心混凝土的轴向变形基本满足平截面假定,二者的共同工作性能得到很大程度的提高。

铁路客站矩形截面钢管桁架典型节点结构加强措施研究

针对铁路客站大跨度矩形截面钢管桁架典型的无加强矩管节点、内加劲板节点和外加强套管节点模式进行数值模拟分析和缩尺模型试验研究。通过节点数值模拟分析及模型试验,对模拟分析结果与试验结果进行对比分析,得出外加强套管节点的强化方式具有更好的综合受力性能,其构造方式施工方便,质量容易控制等结论;提出对矩形截面钢管桁架节点加强时,采用外加强套管节点方式等建议。

矩形截面空间钢管桁架整体稳定实用设计方法

以某工业管道支架采用的两端简支矩形截面空间钢管桁架为研究对象,采用非线性有限元法,进行结构整体稳定分析,确定其整体稳定承载力。同时,提出矩形截面空间钢管桁架整体稳定实用设计方法,将桁架上弦作为格构式轴心受压构件进行稳定计算以确定空间钢管桁架整体稳定承载力。实用设计方法计算结果与有限元分析结果吻合较好,验证了该方法的适用性和可行性。

矩形截面钢管柱内高抛自密实混凝土的施工

大型工业厂房及公共建筑中矩形截面钢管柱的应用日益增多,柱内填充混凝土采用高抛法施工技术,可避免顶升法施工易导致柱截面变形的弊端。以中国电子·彩虹光电第8.6代薄膜晶体管液晶显示器件(TFT-LCD)项目为例,论述了高抛自密实混凝土施工工艺原理、工艺特点、工艺流程、操作要点及质量控制要求等,供同类工程借鉴。

超大截面钢管混凝土柱分配梁构造节点下压弯构件承载试验研究

针对采用分配梁+内环板构造、荷载先作用在钢管管壁的1∶5缩尺超大截面钢管混凝土压弯构件进行了试验,研究其破坏模式和分配梁+内环板构造对荷载传递的影响,分析了管壁宽厚比、纵向加劲肋和轴压比对压弯构件力学性能的影响。试验结果表明:分配梁+内环板构造有效地保证了构件受力全过程中基本满足平截面假定;纵向加劲肋及管壁宽厚比的减小延后了钢管局部屈曲发生的时间,且纵向加劲肋的设置提高了试件的极限承载力;压弯构件试验值与中、美设计规范进行对比后得出,美国钢结构规范N-M简化计算曲线偏于保守;与中国规程相比,试验值接近于强度曲线,高于稳定曲线,小宽厚比试件压弯承载力更接近强度曲线,表明超大截面钢管混凝土压弯构件按照现行规程进行设计偏于安全。

超大截面钢管混凝土柱分配梁构造节点下轴压荷载传递试验研究

为保证超大截面矩形钢管混凝土柱中钢管和混凝土的共同工作性能,在前期研究的基础上对荷载作用于管壁的超大截面矩形钢管混凝土柱1∶5缩尺模型进行轴压承载力试验研究,试件在节点核心区采用压力分配梁构造参与荷载传递,试验参数考虑钢管宽厚比、压力分配梁刚度。结果表明:所有试件试验承载力均基本达到90%以上名义承载力(Nu=fyAs+fckAc),表明采用压力分配梁构造具有良好的荷载传递性能;竖向荷载通过界面黏结强度及滑动摩擦力传递至核心混凝土非常有限,主要通过分配梁传递至核心混凝土;分配梁刚度的变化会导致试件破坏模态的转变,分配梁H200×100×10×10试件为混凝土压溃破坏,分配梁H130×70×6×6试件为钢梁剪切撕裂破坏,且分配梁刚度相对较小时尽管试验承载力达不到名义承载力,但具有更好的延性性能;采用分配梁构造无法保证钢-混凝土之间变形协调,主要原因是分配梁加载过程中产生较大塑性变形,但试验荷载-位移曲线及破坏模态表明分配梁与钢梁周围混凝土的组合作用能够保证竖向荷载直接有效地传递至核心混凝土。

主管内填混凝土对矩形钢管桁架受力性能影响

为了解主管内填混凝土对矩形钢管桁架受力性能的影响,在试验研究的基础上,进行了主管内填混凝土对矩形钢管桁架结构节点、杆件承载力和刚度的影响分析,并探讨了其失效机理。结果显示:主管内填混凝土改变了节点的失效模式,但节点仍然是桁架结构的薄弱部位;主管内填混凝土能够明显提高受压节点的承载力和刚度,但受拉节点的承载力和刚度提高程度不明显;主管内填混凝土能够很好地协助受压主管受力,并提高受压主管刚度,而受拉主管的承载力和刚度提高程度不明显;对受压支管承载力有一定影响,而对受拉支管影响很小。探讨了目前规程关于受压节点的破坏模式和承载力计算,以及主管内填混凝土后的矩形钢管桁架结构变形的计算,提出了考虑节点变形影响的实用计算方法,为主管内填混凝土矩形钢管桁架结构的应用提供参考。

冷弯薄壁矩形管板组相关屈曲压弯承载力研究

冷弯薄壁矩形钢管柱易发生局部屈曲破坏.为了研究冷弯薄壁矩形钢管柱的压弯承载性能,建立并验证了冷弯薄壁矩形钢管柱非线性有限元模型.采用上述模型对不同轴压比、翼缘宽厚比及腹板宽厚比的884个受常轴压力、变水平力作用的矩形钢管柱进行参数分析,研究了构件承载极限状态的截面破坏形式和抗弯承载力.结果表明:冷弯薄壁矩形钢管柱绕强轴压弯过程主要出现两种破坏模式,比如:全截面屈服和受压翼缘与腹板屈曲.结合极限状态的应力分布特征,基于有效塑性宽度法提出了考虑板组相关屈曲的冷弯薄壁矩形钢管柱的极限抗弯承载力计算公式,其预测值与有限元模拟结果吻合良好.

主管内填充混凝土矩形钢管桁架受力性能试验研究

为研究主管内填充混凝土对矩形截面钢管桁架受力性能的影响,并考虑节点偏心作用,进行了支主管宽度比β为0.8的空钢管桁架、受压主管内填充混凝土桁架和拉压主管内均填充混凝土桁架的对比试验。试验研究表明:结构破坏均发生在节点部位,主管内填充混凝土改变了节点失效模式,其中空钢管桁架为节点部位的受压主管表面塑性失效和侧壁鼓曲,受压主管内填充混凝土桁架为节点部位的受拉主管表面塑性失效和侧壁鼓曲,拉压主管内均填充混凝土桁架为节点部位的受拉主管表面冲剪失效。主管内填充混凝土不但能协助主管受力,而且能够提高节点强度和刚度,提高桁架的整体承载力。节点相对偏心较大时,由偏心造成的次应力比较明显,对支管的影响要比对主管的影响大。节点试验承载力比按相关规范的计算承载力要高出较多,计算结果偏于安全。

带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱抗震性能试验研究

为研究带拉杆约束矩形截面钢管混凝土短柱的抗震性能，以轴压比、约束拉杆间距和截面长宽比为主要参数，进行了4个无拉杆约束和11个带拉杆约束矩形钢管混凝土短柱试件的低周往复加载试验。研究了其破坏过程、滞回性能、承载能力、变形能力、刚度退化及耗能能力等，并基于数值分析给出了带约束拉杆矩形截面钢管混凝土短柱压弯承载力计算式。结果表明：钢管板件宽厚比为50和67、剪跨比为3的矩形截面钢管混凝土短柱的滞回曲线饱满，没有明显的捏缩；设置约束拉杆提高了试件的承载能力、变形能力及耗能能力；带约束拉杆试件的极限位移角在1／19-1／50之间，位移延性系数在3．28-6．25之间；破坏时的等效黏滞阻尼系数在0．3以上；增加轴压比降低了试件的延性；减小约束拉杆间距可明显改善柱的抗震性能；保持截面宽度不变，增加截面长宽比，可提高试件承载力，但延性降低。提出的带约束拉杆矩形截面钢管混凝土短柱的压弯承载简化计算式的计算结果与试验结果吻合较好。

基于OptiStruct的空间节点轻量化设计

为实现空间节点减重和结构优化的目的,文中以矩形截面钢管节点为例,对传统钢管节点有限元分析,根据节点的应力分布规律以及破坏形式,使用拓扑优化方法,以节点总质量最小为设计目标,在保证节点结构强度和刚度的条件得到最终设计方案,优化后总质量减少38.9%。通过3D打印加工技术,实现传统制造方法所不能实现的复杂零件结构的制造,经过试验分析证明,优化后的节点在减轻了重量的同时性能更好。

大跨装配式应急公路钢桥方案设计与模糊层次比选

装配式公路钢桥在战时抢修、抗震救灾中桥梁修复与加固等应急工程中发挥了重要作用,但现有装配式公路钢桥最大理论跨越能力只有69m,导致部分交通要道的大跨度桥梁短时期无法修复,造成了巨大的经济效益和社会效益损失。为满足大跨度桥梁应急抢修的要求,以单跨90m装配式公路钢桥为研究对象,提出采用抗弯和抗扭性能较好的矩形钢管截面作为桁架构件的主要截面以提高结构的跨越能力,在继承原有研究成果的基础上设计了"321"型、"200"型矩形钢管桁架方案,创新性地设计了"600"型矩形钢管桁架方案和三角形桁架方案。在有限元建模分析的基础上,详细分析了4种设计结构方案在移动荷载作用下的最大位移、组合应力、用钢量及1阶稳定屈曲系数这4个关键指标各自的优劣。为了方便桥梁设计方案的比选,以桥梁设计的基本目标作为评价设计方案的影响因素,利用模糊数学和层次分析法分解评判指标体系,建立了运用二级模糊综合评价决策方法进行设计方案优选比较的指标体系和方法。最后,结合单跨90m装配式公路钢桥的4种设计方案,给出了模糊层次分析评价和设计方案优选的具体过程。研究结果表明:"600"型矩形钢管桁架方案所对应的判断结果矩阵中的元素值最大,说明该设计方案在力学性能、经济合理性、技术可行性、施工方便性等方面优势明显,为4个设计方案中的最优方案。研究成果可为后续大跨装配式公路钢桥的研制方案提供设计思路和技术参考。