钢骨约束混凝土的约束机制及其应力-应变模型建立

目前,钢骨混凝土(SRC)柱的试验结果与数值分析结果之间多无法良好吻合;究其原因,在于缺乏对钢骨约束混凝土的约束机制认识及与之相应的钢骨约束混凝土模型的建立。为此,该文在以往钢骨约束混凝土试验基础上,深入研究了带翼缘十字形钢骨对混凝土的约束机制,提出了钢骨对混凝土产生的实际侧向约束应力的简化分布形式,并以此将钢骨约束混凝土划分为钢骨强约束混凝土、钢骨弱约束混凝土和钢骨无约束混凝土。同时,通过计算有效侧向约束应力,确定了各钢骨约束区域可表征钢骨约束作用强弱的混凝土强度提高系数;借鉴经典的Mander模型,通过修正模型关键参数方法以建立各钢骨约束区域混凝土的应力-应变模型。引入该应力-应变模型的有限元分析和试验对比结果表明,该文所提出的钢骨约束混凝土的约束机制和所建立的钢骨约束混凝土应力-应变模型是合理且有效的。

十字形截面钢骨约束混凝土本构模型试验研究

通过对20个十字形截面钢骨约束混凝土柱的轴压试验,分析钢骨翼缘宽厚比、钢骨面积与约束混凝土面积之比、钢骨翼缘约束开口大小、钢材与混凝土材性配比等参数对混凝土约束的影响,研究钢骨对混凝土约束的作用机理。试验结果表明:钢骨面积与约束混凝土面积之比和钢骨强度是影响混凝土约束的主要因素。通过有限元的校核和验证,建立以上两个因素与约束混凝土强度和延性的函数关系,提出适用于钢骨约束混凝土柱的约束混凝土本构模型。

带环梁的方钢管约束钢骨混凝土柱-钢梁节点滞回性能有限元分析

设计了两类不同钢骨形式带环梁的方钢管约束钢骨混凝土柱-钢梁节点,运用ABAQUS有限元软件建立了该节点的数值分析模型。分析了此类节点的滞回性能、应力分布及破坏形态,考察了外钢管径厚比、内钢骨形式、节点区高度、混凝土强度及轴压比5个参数对该节点抗震性能的影响。结果表明:该类节点滞回曲线饱满,耗能性能良好,且应力分布及破坏形态符合抗震设计中"强柱、弱梁、节点更强"的要求,为今后该类节点的设计和研究提供了理论支撑。

FRP-混凝土-钢新型组合柱的研究进展

FRP作为一种轻质高强、抗腐蚀和耐疲劳的新型结构材料,在混凝土结构修复加固中得到广泛应用。近年来,国内外学者为了更好地发挥传统材料的优点,将FRP与混凝土和钢材进行组合,提出了FRP约束钢管混凝土柱、FRP约束钢骨混凝土柱和FRP-混凝土-钢混合双管柱等多种新型组合柱。在此,围绕这三类新型组合柱的研究现状进行介绍,为FRP-混凝土-钢组合柱在工程领域的进一步研究和应用提供参考。

圆钢管约束钢骨高强混凝土短柱轴压力学性能

进行了12个圆钢管约束钢骨高强混凝土短柱和2个钢骨高强混凝土对比试件的轴压力学性能试验研究,试验的主要参数为钢管径厚比(70,100)和钢管屈服强度(Q235和Q345)。试验结果表明,圆钢管约束钢骨高强混凝土柱中被分隔钢管的高度对构件的轴压承载力和延性无明显影响。钢管的径厚比对圆钢管约束钢骨高强混凝土轴压短柱的延性无明显影响;随钢管屈服强度的提高,构件的轴压承载力提高,但钢管屈服强度对轴压短柱的延性无明显影响。相同用钢量条件下,圆钢管约束钢骨高强混凝土短柱的轴压承载力明显高于钢骨高强混凝土柱。对钢管的应力分析结果表明,圆钢管约束钢骨高强混凝土轴压短柱的峰值荷载点对应于钢管的屈服点。根据试验结果和钢管的应力分析结果建立了圆钢管约束钢骨高强混凝土短柱的轴压承载力公式,提出了设计建议。

FRP纤维缠绕角度对FRP管约束钢骨混凝土中长柱偏压力学性能的影响分析

利用ABAQUS有限元分析软件,对20个FRP管约束钢骨混凝土偏压中长柱进行有限元分析,将有限元分析结果与已有试验结果进行对比,在验证有限元分析结果正确的基础上,针对组合柱的受力全过程进行有限元分析,研究FRP纤维单、双向缠绕角度对组合柱偏压力学性能的影响,进一步分析FRP管、钢骨协同工作性能。研究表明:偏心受压中长柱的受力过程可分为弹性阶段、弹塑性阶段和破坏阶段3个阶段;对于FRP管壁纤维单缠绕构件,长细比为5时,其极限荷载随着缠绕角度的增大而增大;长细比为8时,其极限荷载随着缠绕角度的增大而降低,但后期延性性能却有所提高;对于FRP管壁纤维同向交替缠绕构件,长细比为5时,其极限荷载均比相应的单向缠绕角度的构件低;长细比为8时,其极限荷载均比相应的单向缠绕角度的构件高;对于长细比为8的FRP管壁纤维双向交叉缠绕构件,其极限荷载均高于同组其他构件;偏压组合柱的截面应变符合平截面假定,各组成材料之间协同工作性能较好。