角钢约束混凝土中长柱轴心受压承载力有限元分析

本文在试验基础上,用Ansys软件对角钢约束混凝土中长柱轴心受压过程进行有限元模拟,通过结合有限元分析结果和试验现象深入探讨了角钢约束混凝土中长柱的轴心受力机理,分析并验证了加密缀板间距和提高混凝土强度可以提高承载力。并且结合试验数据和参考公式提出了角钢约束混凝土中长柱轴心受压承载力修正公式,为此类构件应用提供参考。

角钢约束高强混凝土偏压短柱力学性能的试验与理论研究

为研究角钢约束高强混凝土短柱的偏压性能,以偏心率为参数开展了5根长细比为3的角钢约束高强混凝土短柱试验研究,观察试件在偏压作用下的破坏现象和破坏过程,获得5个试件的荷载-位移曲线、角钢及缀板的荷载-应变曲线及荷载-侧向位移曲线。研究表明,角钢约束高强混凝土短柱具有较高的承载性能,其延性性能及承载力随着偏心率的增加而降低,当试件的偏心率为0.333时,承载力减小幅度达到60.8%。通过分析得到试件的承载力和钢材的应变发展规律及不同偏心率下角钢混凝土短柱的P-M相关曲线,给出偏压试件承载力的比值Pue/Pu0与偏心率e'0的关系。最后提出角钢约束高强混凝土短柱偏压承载力简化设计公式,计算结果与试验结果吻合良好。

角钢约束混凝土轴压短柱力学性能研究

对10个高宽比为3的角钢约束混凝土短柱进行轴心受压试验,观察试件的破坏过程,得到了试件的荷载-轴向位移关系曲线,根据试验结果,分析了构件截面尺寸、缀板间距以及混凝土强度对角钢约束混凝土柱承载力的影响;利用有限元软件ANSYS对试验过程进行数值仿真分析。结果表明:试件最终破坏时在试件中部附近位置角钢和缀板出现凸鼓变形;随着缀板间距的增大,试件的承载力逐渐减小,荷载-位移曲线下降越明显,可见在相同条件下,缀板间距是影响角钢约束混凝土短柱承载力的主要因素。在试验和仿真分析的基础上提出角钢约束混凝土轴压短柱承载力的简化计算式。

角钢约束混凝土中长柱轴压力学性能试验及承载力计算

为了研究角钢约束混凝土中长柱在轴压荷载作用下的力学性能,以长细比、缀板间距、混凝土强度等级为变化参数,完成了8个试件的静力加载试验。通过试验观察了试件的破坏形态,获取了其极限承载力、刚度、位移延性和耗能系数等力学性能指标;分析了各变化参数对力学性能指标的影响,利用统一强度理论、极限理论和叠加理论对试件的承载力进行计算。研究结果表明:长细比越小越容易发生柱端破坏,长细比加大后易发生柱中破坏;减小缀板间距,试件的极限承载力和变形能力均得到提高。随着混凝土强度等级的提高,试件的极限承载能力和初始弹性刚度得以提高,但位移延性和耗能能力有所降低。采用统一强度理论的计算值略大于试验值,采用极限分析理论和叠加理论的计算值均小于试验值。

角钢螺旋筋复合约束混凝土组合柱轴压性能及承载力计算

为研究角钢螺旋筋复合约束混凝土组合柱的轴压力学性能,对26个该类组合柱试件及3个角钢约束混凝土柱对比试件进行了单调静力轴心受压试验。观察试件的破坏形态,得到试件的承载力和荷载-变形曲线。通过试件受力全过程的破坏形态、损伤演化、荷载-变形曲线、截面约束应力分布等分析角钢螺旋筋复合约束混凝土组合柱的复合约束机理和失效性态。基于Mander本构模型,通过划分不同的混凝土约束区,提出该类组合柱的轴压承载力计算方法。研究结果表明:角钢螺旋筋复合约束混凝土组合柱的轴压破坏过程及形态与角钢约束混凝土柱相似,但是其裂缝发展、混凝土剥落的过程更为缓慢;荷载-变形曲线更为饱满,损伤发展也更慢;承载力、延性和耗能能力都有显著提高;所提出轴压承载力计算方法的计算结果与试验结果吻合较好。

双T型内核与角钢约束屈曲支撑的滞回性能

为了改善传统约束屈曲支撑的不足,提出双T型内核与角钢约束机构共同构成的新型约束屈曲支撑。利用有限元分析软件ANSYS,建立该新型约束屈曲支撑有限元分析模型,并对其进行低周反复荷载全过程非线性有限元分析。主要考察芯材与约束机构间的间隙、约束刚度、连接段以及过渡段长度等主要参数对其滞回性能的影响,并给出各参数的建议取值,为新型约束屈曲支撑设计提供参考。

钢筋区域约束混凝土与角钢区域约束混凝土的抗震性能分析

为进一步提高钢筋区域约束混凝土的性能,现提出用角钢代替角部纵筋,通过这两种截面形式的区域约束混凝土在1.1和1.25的高轴压比下的往复荷载试验,比较其骨架曲线、延性、耗能等指标。试验结果表明:采用角钢区域约束混凝土并没有明显改善钢筋区域约束混凝土的性能,因此,尚需要研究一种新的截面形式以提高区域约束混凝土的性能。

角钢格构加劲圆钢管约束混凝土柱轴压性能数值研究

采用有限元分析软件ABAQUS对18个角钢格构加劲圆钢管约束混凝土柱的轴压性能进行了数值模拟研究。将角钢格构加劲圆钢管约束混凝土柱和圆钢管约束型钢混凝土柱的轴压性能进行对比分析,进而研究了钢管径厚比、钢骨含钢率、缀板间距等因素对试件最大荷载和延性的影响。结果表明:角钢格构加劲圆钢管约束混凝土柱具有良好的受压性能;角钢格构加劲圆钢管约束混凝土柱的最大荷载和延性随着钢管径厚比和缀板间距的减小以及钢骨含钢率的增加而增大,且延性增加的幅度随之逐渐减小;钢骨含钢率处于3.87%～7.18%时,试件有较高的最大荷载和延性;缀板间距可依据普通格构式柱的设计要求取值。提出了角钢格构加劲圆钢管约束混凝土柱轴压承载力建议计算公式,计算结果偏于安全保守,可用于工程设计参考。

角钢加固混凝土组合柱偏压试验与建议

结合某一工程框架柱的加固需要,采用角钢约束原混凝土柱的设计方案。鉴于对角钢约束混凝土加固柱基本力学性能的研究尚少,文中开展角钢约束混凝土偏心受压柱力学性能试验,获得荷载-变形曲线,考察偏压柱的承载性能与偏心率的关系,验证理论计算公式的正确性。从而确定本工程加固后偏压柱的承载力,进一步确定桁架信号塔的设计高度,为实际工程提供技术支撑,同时为工程加固技术规程提供可靠的依据。