钢管自密实轻骨料混凝土柱轴压性能试验研究

为了研究以免烧结粉煤灰陶粒作为骨料的钢管自密实轻骨料混凝土柱的轴压性能,首先,进行了自密实轻骨料混凝土配合比设计研究,比选出最优水胶比、陶粒掺量和粉煤灰掺量;然后,考虑含钢率、长细比等参数影响,设计了7个钢管自密实轻骨料混凝土柱试件和3个钢管自密实混凝土柱对比试件进行轴压试验研究.结果表明:钢管自密实混凝土柱的轴心受压承载力高于钢管自密实轻骨料混凝土柱;所有试件均为延性破坏,但内部混凝土破坏形态因套箍系数和长细比的不同分为弯曲破坏、强度破坏和剪切破坏;钢管在峰值荷载前进入屈服,钢管的约束使混凝土平均应变远大于峰值应变,变形性能得到显著提高.最后,基于极限平衡理论建立了轴压承载力计算方法,计算结果与试验结果吻合良好.

自密实轻骨料钢管混凝土柱力学性能有限元分析

为深入研究自密实轻骨料钢管混凝土柱的力学性能,探讨偏心距、套箍系数、长细比等参数对自密实轻骨料钢管混凝土柱力学性能的影响规律,应用ABAQUS有限元软件对已完成的自密实轻骨料钢管混凝土柱轴压试验进行非线性分析,验证模型的有效性,建立了不同参数下的构件模型。结果表明分析结果与试验结果吻合良好:构件的承载力随着偏心距的增大而大幅度下降;长细比对构件的承载力影响相对于套箍系数略大;加载初期,钢管对混凝土的约束作用不明显,达到峰值荷载后,构件在1/2高度处的环向应力迅速增加,钢管对混凝土有显著的约束作用;构件的破坏类型均属于失稳破坏。

方钢管螺旋筋约束自密实高强混凝土柱抗震性能试验研究

为研究方钢管螺旋筋约束自密实高强混凝土柱的抗震性能,以轴压比、剪跨比、有无配制螺旋筋以及螺旋筋间距作为设计参数,进行了7个试件的低周反复加载试验,获取了各试件的滞回曲线以及应变分布。试验结果表明:试件破坏特征主要为方钢管柱脚区域出现明显鼓曲形成塑性铰区域;随轴压比的提高,试件抗剪承载力、环线刚度和耗能能力均有提升,剪跨比对试件抗震性能的影响规律不明显。配制螺旋筋对峰值承载力和刚度的影响较小,而对试件延性及耗能的提升明显,与无配筋试件相比试件延性平均提升了15.4%,耗能平均提升了114.9%。螺旋筋间距越密对试件抗震性能提升效果更优;适当增大轴压比,控制剪跨比在5以内以及增设螺旋筋对提升其承载能力和变形能力有积极作用。

铸造废砂对轻骨料自密实混凝土耐高温性能的影响及建模分析

采用铸造废砂(WFS)等质量替代0、25%、50%、75%、100%的河砂制备了轻骨料自密实混凝土(LWASCC),研究了LWASCC在不同温度(20、100、200、300、400℃)下的力学性能和导热系数变化规律,并采用有限元软件建立了高温环境中LWASCC的传热模型。结果表明:随着WFS掺量的增加,试件在不同温度下的抗压强度基本均先增大后减小;经历100~300℃高温后,试件的抗压强度较20℃时有所提高,而经历400℃高温后,试件的抗压强度较20℃时基本有所降低;试件的导热系数随着WFS掺量的增加呈先减小后增大的趋势;建立的传热模型能有效模拟LWASCC在高温下的传热过程;综合考虑试验及模拟结果,当WFS掺量为50%时,LWASCC的耐高温性能最好。

自密实纤维轻骨料混凝土耐久性试验

自密实纤维轻骨料混凝土的耐用程度与抗渗、抗冻、抗氯离子渗透等多项性能有关,本文按照水泥、粉煤灰、砂、轻骨料、水、外加剂(减水剂)质量比为384.5:187.6:765.7:436.8:183.1:8.5的配合比,制作了自密实轻骨料混凝土。根据混凝土的体积,分别掺入0%、0.05%、0.10%、0.15%、0.20%的纤维,得到5种不同纤维掺量的自密实纤维轻骨料混凝土。在此基础上制作试件,分别进行了抗渗性能试验、抗冻融性能试验和氯离子渗透性能试验。结果表明,当纤维掺量在0.10%时,混凝土耐久性最佳。

高层建筑钢管柱内高强自密实混凝土施工关键技术研究

为了提升现代高层建筑建设质量,以某高层建筑工程为例,介绍一种钢管柱内高强自密实混凝土施工技术。首先,对某高层建筑工程基本情况进行了简单介绍,并以此为基础,确定出最终的施工方案。之后详细探讨了施工流程与关键技术要点,最后,通过实例验证该施工技术的应用效果。通过实例验证可以发现,该技术施工更加简单,施工质量更高,所需成本更低,有利于高层建筑工程的建设。

机制砂掺量对自密实轻骨料混凝土碳化性能的影响机理

为探究机制砂掺量对自密实轻骨料混凝土碳化性能的影响及其变化规律,采用固定砂石体积法和改进的全计算法配制了5组机制砂掺量(0、30%、60%、80%、100%)的自密实轻骨料混凝土,并与2组机制砂掺量(0、100%)的自密实混凝土对比,测试了各龄期下混凝土的碳化深度,并通过扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)对比研究了自密实轻骨料混凝土和机制砂自密实轻骨料混凝土碳化前后的微观结构。结果表明:随着龄期的增长,混凝土碳化深度不断增加,但碳化速率前期较大,后期较小;机制砂的掺入能够细化孔结构,提高硬化浆体和骨料过渡界面区的密实度,轻骨料特有的内养护机制能够改善骨料水泥石过渡区界面结构,均可提高混凝土的碳化性能。最后,得到了关于机制砂掺量的自密实轻骨料混凝土碳化深度预测模型,可为机制砂自密实轻骨料混凝土耐久性预测提供参考。

钢纤维掺量对自密实钢管混凝土柱轴压力学性能影响研究

为提高钢管混凝土柱轴压承载力,在自密实混凝土中掺入钢纤维,研究不同钢纤维掺量对自密实钢管混凝土柱轴压力学性能的影响。通过设计正交试验,研究3组钢纤维掺量对自密实混凝土强度的影响,并为钢管混凝土钢纤维用量提供依据;对钢纤维组、普通组自密实钢管混凝土柱进行轴压试验,研究钢纤维对自密实钢管混凝土柱轴压力学性能影响;基于ABAQUS建立26组不同钢纤维掺量钢管混凝土柱模型,根据现场试验结果验证模型的正确性,分析其中6组钢纤维掺量对其轴压性能的影响,并建立不同钢纤维掺量下钢管混凝土柱轴压承载力计算公式。结果表明,2%掺量钢纤维对自密实混凝土强度增长的贡献较为显著,并能提高约4%自密实钢管混凝土柱轴压承载力,为最适宜掺量。提出考虑钢纤维掺量对钢管混凝土强度提高的计算式,与试验结果吻合良好。

圆钢管煤矸石混凝土中长柱轴压性能有限元分析

目的研究圆钢管煤矸石混凝土中长柱的轴压性能,找到各设计参数对试件轴压承载力的影响规律,提出轴压承载力计算式,推广钢-煤矸石混凝土组合结构。方法采用ABAQUS有限元分析软件建立圆钢管煤矸石混凝土中长柱轴压有限元模型,分析典型试件受力全过程的应力分布、荷载分配以及不同参数变化对其轴压承载力的影响。结果相同设计参数下,钢材屈服强度与含钢率是承载力的关键影响因素;而随煤矸石粗骨料取代率的增加,试件的承载力降低幅度未超过3.6%。结论掺入煤矸石粗骨料后的试件仍具有较高承载力,依据《钢管混凝土结构技术规范》(GB 50936—2014)中的方法对计算式进行修正后的误差在10%以内,适用于圆钢管煤矸石混凝土中长柱,能够满足实际需求。

圆形钢管含粗骨料超高性能混凝土中长柱偏压性能试验研究

为研究圆形钢管含粗骨料超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete with coarse aggregate filled steel tube,CA-UHPCFST)中长柱的偏心受压性能,考虑长径比和偏心距的影响,设计制作了7个圆形CAUHPCFST中长柱试件,通过偏心受压试验,重点考察构件的破坏形态、荷载-变形关系曲线、侧向挠度分布曲线、荷载-应变关系曲线、延性和极限承载力。研究表明:圆形CA-UHPCFST中长柱在偏心受压下发生弯曲失稳破坏,其荷载-变形曲线经历了弹性段、弹塑性段和下降段;极限承载力随长径比和偏心距的增加而降低,延性系数随长径比的增加而减小,而随偏心距的增加呈先增加后减小的趋势。规范GB 50936−2014可较好地预测圆形CA-UHPCFST中长柱偏心受压极限承载力。研究成果可为钢管超高性能混凝土的进一步研究与推广应用提供参考。

轻骨料钢管混凝土短柱受火后力学性能的试验研究

钢管陶粒混凝土不仅具有陶粒混凝土轻质的特点,也拥有一般钢管混凝土结构的良好延性,但目前对火灾后钢管陶粒混凝土结构的性能还缺乏研究。通过对3组12根钢管陶粒混凝土短柱受火后力学性能的对比试验研究,讨论不同参数的钢管陶粒混凝土短柱受火后的剩余承载力和破坏形态的变化,重点讨论火灾最高保持温度、最高炉温持续时间、试件长细比、含钢率等参数对钢管陶粒混凝土短柱承载力和延性的影响。试验结果表明,钢管陶粒混凝土短柱受火后仍然具有较高的承载力和良好的延性,火灾后多数试件的荷载-位移曲线并没有出现下降段,甚至出现承载力部分下降后又重新上升的趋势。火灾持续时间及最高炉温对钢管陶粒混凝土短柱火灾后承载力的影响幅度与试件的几何参数有关,且试件的长细比越大,最高炉温变化对承载力所产生的影响越显著。

圆钢管轻骨料混凝土轴压短柱的力学性能分析

分析现有钢管轻骨料混凝土轴压短柱力学性能实验结果,提出轻骨料混凝土轴对称三轴受压轴向应力-应变关系,应用连续介质力学,确立圆钢管轻骨料混凝土同心圆柱体共同受压时的计算模型,建立了圆钢管轻骨料混凝土组合弹性模量理论计算公式和组合应力-应变关系的理论表达式,编制相应计算程序.结果表明,核心混凝土由于受钢管约束,其纵向应力有较大提高,延性得到显著改善,钢管在为轻骨料混凝土提供径向约束的同时,其纵向应力大幅降低;钢管对轻骨料混凝土的约束效果要低于对普通混凝土的约束效果.通过大量参数分析,得到钢管轻骨料混凝土轴压短柱极限承载力计算公式和组合应力-应变关系全曲线,计算与实验结果吻合良好.

自应力钢管轻骨料混凝土轴压中长柱的承载力计算

为了研究自应力钢管轻骨料混凝土中长柱在轴心力作用下的力学性能及承载能力，对十几根不同长细比的柱子在轴压状态下进行了测试分析，并提出了自应力钢管轻骨料混凝土轴压中长柱的承载力计算公式。

利用压电智能骨料的钢管混凝土柱密实性检测试验

目的利用压电智能骨料对钢管混凝土柱的混凝土浇筑密实性进行检测,实现混凝土密实性的定量评判.方法将智能骨料作为基本的检测元件埋置在构件内部,每相邻两块智能骨料之间构成一个检测对.采用一发一收互动法,在试件中发射并接收信号,以欧式距离作为密实性的评价指标,比较同一检测对中的两个智能骨料所接收到的对方发射信号的差异程度,判断这位于两个骨料间的混凝土是否存在不密实.结合实际工程,对试验结果进行了验证.结果根据欧式距离D3和D6数值偏大,推断出隔板位置密实性较差,这一结果得到了传统超声检测方法的验证.结论笔者提出的方法具有良好的有效性和可靠性,能有效地检测出钢管混凝土的不密实性,应用于实际工程切实可行.

方形薄壁钢管轻骨料混凝土短柱的承载力

采用双剪统一强度理论,综合考虑方形薄壁钢管的局部屈曲效应以及轻骨料混凝土与普通混凝土多轴强度准则差异的影响,推导出了方形薄壁钢管轻骨料混凝土轴压短柱的极限承载力计算公式,同时分析了拉压比、材料强度参数、宽厚比和混凝土强度对极限承载力的影响。结果表明:该计算结果与文献试验结果吻合良好,验证了公式的合理性;该结果为方形薄壁钢管轻骨料混凝土轴压短柱的承载力分析计算提供了理论依据,具有工程参考价值。

内嵌轻质墙板L形方钢管混凝土组合柱框架结构抗震性能试验与数值模拟

针对内嵌轻质墙板双钢板连接L形方钢管混凝土组合柱(LCFST柱)框架结构的抗震性能,设计并制作了未安装墙板的LCFST柱框架试件SJ-1和内嵌轻质墙板的LCFST柱框架试件SJ-2进行低周反复荷载试验,并通过有限元软件对内嵌墙板厚度、墙板强度进行参数化分析.试验结果表明:两框架结构属于“强柱弱梁”的破坏模式;SJ-2中墙板破坏多出现墙板顶端和角部,内嵌墙板可在一定程度上延缓主体框架的破坏;SJ-1和SJ-2均具有良好的耗能能力、延性和变形能力;SJ-2较SJ-1,正、负向弹性刚度、极限承载力均有明显提高,耗能能力比SJ-1略有增加.参数分析表明:增大墙板的厚度或强度,整体结构初始刚度的提升很小,但其峰值荷载的提升较为明显;其中墙板厚度由100 mm增至200 mm,墙板对峰值荷载的贡献率从22.76%提升至30.70%;墙板强度由2.5 MPa增至7.5 MPa,墙板对主体结构峰值荷载的贡献率从23.68%提升至34.52%.

双层矩形钢管-轻质混凝土短柱轴压性能

为了提高冷弯薄壁型钢-轻质混凝土组合剪力墙中端柱的轴压承载力,提出双层矩形钢管-轻质混凝土组合柱。对不同构造形式的6个短柱进行轴压试验,研究截面尺寸和高宽比对短柱破坏模式、荷载-位移曲线和极限承载力的影响,分析内、外钢管应变发展规律。结果表明:不同截面尺寸和高宽比短柱的破坏模式不同;随着截面尺寸的增大,试件的破坏模式由外钢管端部的局部屈曲转为外钢管端部屈曲和中下部鼓曲;随着高宽比的增大,试件外钢管顶端屈曲程度增大;内部破坏特征为内钢管的局部鼓曲和轻质混凝土的剪压破坏;试件极限承载力随截面尺寸的增大而提高,随高宽比的增大而降低。基于以上结果,建立了该新型组合短柱的轴压承载力计算公式。

隔板贯通方钢管轻骨料混凝土柱-H形梁与箱形梁异形节点抗震性能试验

对圆弧加强隔板贯通方钢管轻骨料混凝土柱-H形梁与箱形梁异形节点和基本型异形节点进行循环加载试验,研究了贯通隔板圆弧扩大头构造对异形节点抗震性能的影响,获得了该类节点的破坏模式、滞回性能、承载力和塑性转角等抗震性能参数。基于试验结果和力学分析,建议了异形节点域的抗弯、抗剪计算模型,推导了异形节点域的抗弯、抗剪承载力计算公式。结果表明:基本型异形节点滞回曲线劣化明显,节点在刚度较大、几何突变的箱形梁翼缘对接焊缝边缘脆断;隔板圆弧加强异形节点的滞回曲线饱满,承载能力和刚度退化不明显,主要破坏模式为在隔板圆弧加强区形成塑性铰,梁翼缘对接焊缝延性开裂;加载至节点破坏时,贯通隔板与柱壁板间焊缝未发生撕裂破坏,节点域内轻骨料混凝土未压碎或拉裂,轻骨料混凝土与隔板和柱壁板间未发生剥离或滑移;隔板圆弧加强异形节点的塑性转角可达0.038~0.056rad,承载力较基本型异形节点提高21.5%~56.2%。

圆钢管约束轻骨料钢筋混凝土轴压短柱力学性能试验

为了研究圆钢管约束轻骨料钢筋混凝土轴压短柱的力学性能,以钢管径厚比(110、73、55)、混凝土强度(LC30、LC40)、是否配筋为三个主要参数,进行了12个试件的单调静力加载试验,研究了试件的破坏模式、极限承载力、荷载-应变关系,考察了试验参数对试件力学性能的影响规律。试验结果表明:在钢管约束作用下,核心轻骨料混凝土的强度明显提高,变形性能得到改善;试验结束时试件的压缩变形很明显,钢管外凸明显,径厚比大的钢管在切口处或中部出现撕裂破坏;混凝土中配制纵筋对试件的承载能力提高较为明显,对试件的延性无明显改善;钢管径厚比越小,试件的承载力越高而延性越好;混凝土强度的提高并不能显著增加试件的承载力。

圆钢管轻骨料混凝土轴压柱非线性有限元分析

研究目的:为实现对圆钢管轻骨料混凝土轴压柱的荷载-变形曲线非线性有限元分析,本文采用ABAQUS有限元软件建立圆钢管轻骨料混凝土轴压柱有限元模型,对典型的钢管轻骨料混凝土轴压中长柱的荷载-变形曲线进行分析。研究结论:(1)核心混凝土由于受到钢管的约束其纵向应力有较大提高,延性得到了显著的改善,钢管为轻骨料混凝土提供径向约束的同时纵向应力大幅降低,内力由钢管转向核心混凝土承担的力学特性;(2)钢管对轻骨料混凝土的约束效果要差于对普通混凝土的约束效果。