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.

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。

自应力钢管轻骨料混凝土柱的极限承载力分析

运用双剪统一强度理论,考虑钢管中间主应力即径向压力对环向拉力和纵向压力的影响,建立了钢管的承载力公式。根据文献中自应力钢管轻骨料混凝土中核心混凝土破坏时的强度准则建立其承载力公式,进而叠加建立了钢管轻骨料混凝土柱的承载力公式。结果表明:b值增大,计算得出的承载力值也随之增大,并和文献中的试验数据进行了比较,吻合良好。说明统一强度理论对自应力钢管轻骨料混凝土柱极限承载力具有很好的适应性。

变截面方钢管轻骨料混凝土边柱-钢箱梁折线隔板贯通节点破坏机理和承载力研究

对变截面方钢管轻骨料混凝土边柱-钢箱梁折线隔板贯通节点进行了低周往复循环加载试验,考察了隔板折线加强构造对节点破坏模式、承载力、塑性转角和延性等抗震性能的影响。采用盲孔法对节点区关键部位进行了焊接残余应力测试,获得了节点区焊接残余应力分布。对节点试验试件进行了基于考虑焊接残余应力的结构钢椭球面断裂模型及耦联的椭球面屈服模型和轻骨料混凝土二次函数型破坏面模型的数值模拟和破坏机理分析,获得了节点区断裂与屈服演化规律和节点域内轻骨料混凝土的受力状态。根据节点试验和数值分析结果,提出了变截面方钢管轻骨料混凝土边柱-钢箱梁折线隔板贯通节点的抗弯、抗剪承载力计算式。

钢管轻骨料混凝土框剪宽扁梁结构实用性分析

以钢管轻骨料混凝土框剪结构实用性研究项目为背景,利用PKPM软件建立3个总高一致框剪结构模型并进行力学性能分析,然后使用PBECA节能软件对3种模型进行热学性能比较。结果表明,采用钢管轻骨料混凝土宽扁梁的新型结构体系在实用性方面极具优越性。

自应力钢管轻骨料混凝土长柱的极限承载力分析

运用双剪统一强度理论,考虑钢管受中间自应力轻骨料砼主应力即径向压力对环向拉力和纵向压力的影响,建立了钢管轻骨料砼的承载力公式。根据文献中自应力钢管轻骨料混凝土轴压短柱的承载力公式,进而建立了钢管轻骨料混凝土长柱的承载力公式。结果表明：通过b值的改变,计算得出的承载力值也随之发生变化,并和文献中的实验数据进行了比较,吻合良好。说明统一强度理论对自应力钢管轻骨料混凝土长柱极限承载力具有很好的适应性。

钢管轻骨料混凝土中长柱的极限承载力分析

按照弹性模量理论推导出钢管轻骨料混凝土中长柱的稳定系数,建立了钢管轻骨料混凝土中长柱的极限承载力公式。结果表明:通过b值的改变,计算得出的承载力值也随之发生变化,并和文献中的实验数据进行了比较,吻合良好。

高强方钢管轻骨料混凝土桁架X型节点承载力研究

对高强方钢管轻骨料混凝土桁架加劲X型节点和基本型X节点进行了静力加载试验.结果表明,加劲节点的破坏模式有加劲板与压剪支管焊缝开裂、压剪支管翼板被加劲板拉开和压剪支管在靠近加劲板外端截面剪压破坏,基本型节点的破坏模式为支主管焊缝开裂.加劲节点的焊缝开裂载荷和极限承载力较基本型节点分别提高63.3%和18.3%.根据加劲节点试验破坏模式,利用ABAQUS有限元仿真模拟,推导了加劲X型节点的支主管焊缝开裂承载力、支主管局部屈曲承载力计算式.经与试验结果对比,验证了提出的加劲节点承载力计算式的精度.

折线隔板贯通方钢管轻骨料混凝土柱-H形钢梁异型节点抗震性能试验研究

通过对折线加强隔板贯通方钢管轻骨料混凝土柱-H形钢梁异型节点和基本型异型节点试件进行低周往复加载试验,研究了隔板折线加强构造对节点破坏形态、承载力、塑性转角、滞回性能、骨架曲线、刚度退化和耗能等的影响。试验结果表明：基本型异型节点在刚度较大、几何尺寸变化较大的大截面梁翼缘对接焊缝侧边开裂,节点的塑性转角约为0.028 rad;隔板折线加强异型节点的主要破坏模式为隔板折线加强区形成塑性铰及延性拉断、梁腹板焊接孔开裂及梁翼缘对接焊缝断裂,其塑性转角可达0.034~0.057 rad,承载力和耗能能力较基本型异型节点分别提高16.5%~47.0%和21.2%~144.0%;隔板贯通方钢管轻骨料混凝土柱-H形钢梁异型节点中,大截面梁先于小截面梁破坏,柱壁板间焊缝未发生撕裂破坏,轻骨料混凝土未发生压碎、拉裂、剥离或滑移破坏,节点的抗震性能主要受钢梁和隔板间焊缝破坏（而非轻骨料混凝土）的影响。

变截面方钢管轻骨料混凝土柱-H钢梁隔板贯通节点抗震性能试验研究

通过对变截面方钢管轻骨料混凝土柱-H钢梁圆弧扩大头隔板贯通节点和基本型节点进行低周往复加载试验,分析了该类节点的破坏形态、滞回性能、延性、承载力、刚度退化与耗能能力等。结果表明:隔板圆弧扩大头节点先在隔板圆弧扩大区形成塑性铰,随后梁腹板焊接孔开裂,梁翼缘对接焊缝延性拉断;基本型节点在梁翼缘对接焊缝侧边开裂,裂纹扩展迅速至脆断;隔板圆弧扩大头构造明显提高了节点延性和耗能能力,有效降低了节点区焊缝过于密集和焊接热影响区的交叉影响,避免了梁翼缘对接焊缝处的应力集中和过早脆断;隔板圆弧扩大头节点的承载力、塑性转角和耗能能力较基本型节点分别提高16.09%~22.25%、17.34%~63.94%和24.97%~44.32%;加载到节点破坏时,节点域和柱内轻骨料混凝土未发生压碎、剥离、拉裂或滑移破坏,说明该类节点的抗震性能主要受钢梁与隔板间焊缝影响。

折线隔板贯通方钢管轻骨料混凝土柱-H形钢梁异型节点破坏机理分析

对隔板贯通方钢管轻骨料混凝土柱-H形钢梁异型节点试件进行了循环加载试验,并进行基于结构钢椭球面断裂模型及耦联的屈服模型和轻骨料混凝土二次曲面通用破坏面模型的数值模拟和破坏机理分析.数值分析结果表明:基本型异型节点梁翼缘对接焊缝侧边应力集中严重,断裂风险大;贯通隔板折线加强构造降低了梁翼缘对接焊缝处的应力集中程度和断裂风险,使屈服区形成于远离节点区的隔板折线加强段内;节点域内轻骨料混凝土的应力场未达到通用破坏面模型计算的强度值,未发生压碎、拉裂或滑移破坏.

隔板贯通变截面方钢管轻骨料混凝土边柱-箱梁节点抗震性能试验

对折线隔板贯通变截面方钢管轻骨料混凝土边柱-钢箱梁节点和基本型节点进行了循环加载试验,获得了节点的破坏模式、滞回曲线、塑性转角、耗能能力、节点域应变演化等抗震性能指标.结果显示,上隔板与小截面柱间焊缝的剪应变远大于下隔板与大截面柱间焊缝;基本型节点在几何突变剧烈的梁翼缘对接焊缝侧边、梁腹板角焊缝端点及构造复杂的梁腹板焊接工艺孔处脆断;折线隔板节点的典型破坏模式为折线隔板段形成塑性铰、极限加载时焊接工艺孔处梁腹板屈曲和开裂、塑性铰区隔板断裂、梁腹板竖向角焊缝开裂.折线隔板节点的极限承载力、塑性转角和耗能能力较基本型节点分别增加40.2%~58.6%、22.7%~44.6%和65.7%~118.6%.

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.

钢管微膨胀轻骨料混凝土膨胀性能试验研究

在钢管核心混凝土中掺加适量膨胀剂,可补偿混凝土的收缩,改善钢管混凝土结构或构件的力学性能。配制不同膨胀剂掺量微膨胀轻骨料混凝土,分别制作了棱柱体试件和钢管混凝土试件,测试其在自由膨胀及限制膨胀两种条件下的变形性能。试验结果表明:在自由膨胀状态下,膨胀剂掺量越大,各阶段混凝土收缩的趋势越缓慢;在钢管限制膨胀状态下,各组试件的应变-时间曲线发展趋势大致相同,钢管外壁的环向应变均先增大后减小,直至最后趋于稳定,膨胀剂掺量越大,养护前期管壁的最大拉应变越小。膨胀剂掺量为12%时可较好地实现钢管混凝土的补偿收缩。

轻骨料矩形钢管混凝土框架抗震性能试验研究

为了探讨轻骨料矩形钢管混凝土框架的抗震性能,以柱截面含钢率、梁截面形式为参数进行了4榀框架试件在恒定轴力与低周反复水平荷载共同作用下的试验研究.研究结果表明,轻骨料矩形钢管混凝土框架结构的滞回曲线较为饱满,没有明显的捏缩现象,表现出良好的抗震耗能能力;各试件位移延性系数在3.00~3.74之间,能量耗散系数在1.438-2.324之间,表明轻骨料矩形钢管混凝土框架结构具有良好的塑性变形能力和抗震耗能能力;随着柱含钢率的增大,框架的承载力、延性和耗能能力有不同程度的提高;在相同柱截面含钢率情况下,采用工字型钢梁的框架与采用轻骨料矩形钢管混凝土的框架相比,延性与耗能能力有小幅的提升,刚度退化较为平缓.

轻骨料钢管混凝土柱受火作用下热响应试验研究及数值分析

由于钢材和轻质混凝土的共同作用,使得轻骨料钢管混凝土结构可有效减轻自重并提高其耐火性能。为分析钢管轻骨料混凝土结构在高温下的力学性能劣化规律,需要确定构件的温度场分布。利用火灾试验炉对4根试件进行高温试验,测量构件不同截面的热响应,选择材料热工参数,对比试验结果,采用有限元软件分析钢管轻骨料混凝土柱受火作用下的热响应,建立合理的数值分析模型,该研究成果可作为进一步分析轻骨料钢管混凝土结构受火作用下力学性能的基础。

轻骨料钢管混凝土自应力的试验研究

通过对3组9根自应力轻骨料钢管混凝土柱的自应力进行研究,在养护期间测试钢管混凝土柱表面的应变,分析了膨胀剂掺量及含钢率等对试件自应力的影响。试验结果表明:随着膨胀剂掺量的增加混凝土强度降低,但钢管对混凝土的约束使混凝土三轴受压产生自应力。随着膨胀剂掺量的增大,钢管表面的应变增大,膨胀剂掺量不同,应变变化趋势区别明显;随着含钢率的增大,约束逐渐增强,膨胀应变增加,通过测量钢管表面的应变经计算确定钢管及核心混凝土的初始自应力,混凝土自应力值为3～4 MPa。

自应力钢管轻骨料硷轴压中长柱的实验研究

本文对十几根自应力钢管轻骨料硷中长柱在轴心受压状态下进行了测试,并在此基础上对破坏现象、破坏类型以及荷载——变形曲线进行了分析。

自应力轻骨料钢管混凝土短柱承载力实用计算方法

对轻骨料混凝土中添加一定量的膨胀剂后的性能进行研究,以解决轻骨料钢管混凝土由于浇捣、收缩及温差以及弹性模量较低等因素引起的约束作用下降,自应力混凝土使钢管对核心混凝土产生预压力,进而改善轻骨料钢管混凝土的力学性能。同时结合钢管混凝土结构设计与施工规范,引入套箍提高系数进行自应力轻骨料钢管混凝土短柱承载力计算公式的拟合,证明该计算公式与实验结果基本吻合。