含钢率对GFRP管-钢骨混凝土组合构件抗冲击性能的影响

为了研究含钢率对GFRP(glass fiber reinforced polymer)管-钢骨混凝土组合构件抗冲击性能的影响,建立15个组合构件的数值模型,在验证模型正确的基础上,通过分析典型构件的冲击全过程、截面弯矩发展以及破坏时应变分布规律,研究构件在侧向冲击荷载作用下的破坏模式;通过分析构件冲击力时程曲线、侧移时程曲线以及能量变化情况,探究含钢率对不同长细比构件抗冲击性能的影响。结果表明:与未配置钢骨的构件相比,GFRP管-钢骨混凝土构件的抗冲击承载力提高了7%~134%,侧向位移减小了13%~68%。在侧向冲击荷载作用下,构件的破坏模式以弯曲破坏为主,同时伴随着GFRP管和混凝土冲击区域的局部破坏,抗弯刚度是影响构件抗冲击性能的主要因素之一。构件的抗冲击承载力随着含钢率的增高而提高,随着构件长细比的增大而降低。含钢率相差1.5%时,截面惯性矩较大的窄翼缘型钢对构件的抗冲击性能更有利。对于长细比大于20的构件,钢骨耗能是组合构件总能耗的主要组成部分。

钢管-钢骨混凝土短柱轴压性能试验研究

为研究不同截面形式钢管-钢骨混凝土短柱轴压力学性能,以钢骨含钢率和钢管壁厚为基本参数,设计并完成9个方形截面和9个圆形截面钢管-钢骨混凝土短柱的轴压试验。对比分析2种试件的破坏模式、荷载-位移曲线、混凝土强度提高系数、残余承载力、延性等指标,探究配骨指标、套箍系数和内外含钢率比等参数对2类试件轴压力学性能的影响规律。研究结果表明:2类试件发生轴压破坏后,方形试件表现为钢管局部鼓曲破坏,圆形试件随着径厚比的增大,破坏模式由钢管鼓曲破坏转变为钢管剪切破坏;配骨指标对试件延性和残余承载力起改善作用;在本试验设计范围内,圆形截面试件在混凝土强度提高系数、延性作用等方面均优于方形截面试件;合理设计试件的内外含钢率比有利于提升试件承载力,对于圆形截面试件,宜增加钢管含钢率;对于方形试件,当试件总含钢率较小时(<14.50%),内外含钢率比应取较大值,试件总含钢率较大时(>17.38%),内外含钢率比宜取小值,总含钢率适中时(14.50%~17.38%),建议取0.68。考虑型钢与钢管对核心混凝土的双重约束作用,分别提出了方、圆钢管-钢骨混凝土短柱轴心受压承载力计算公式,经过对比计算结果与试验结果吻合良好。研究结果可为钢管-钢骨混凝土柱截面选型及其该类试件的承载力计算提供科学依据。

方钢管超轻混凝土短柱轴压性能试验研究

对16个方钢管超轻混凝土短柱和8个空钢管短柱进行了轴压试验,以超轻混凝土强度和含钢率为变化参数,研究方钢管超轻混凝土短柱的破坏形态和受力性能。结果表明,随着超轻混凝土强度的降低,钢管对核心混凝土的约束效应越强;随着含钢率的增加,构件的承载力和变形能力提高,但当含钢率高于0.25时,超轻混凝土的存在对构件的承载力和变形能力已基本没有影响。基于叠加理论,提出了适用于方钢管超轻混凝土短柱承载力的计算公式。

基于不同含钢率的型钢混凝土柱-钢梁混合结构抗震分析

利用大型通用有限元软件Sap2000,对不同含钢率的型钢混凝土柱-钢梁混合结构建立模型,并进行分析。结果表明,在模态分析、反应谱分析、弹性时程分析和静力非线性分析的弹性阶段,随着含钢率的提高,结构的抗震性能有所提高,但提高幅度不明显;而在静力非线性分析的塑性阶段,随着含钢率的提高,结构的抗震性能明显增强,含钢率越高,结构的变形能力和耗能能力越强。

不同钢骨含钢率的钢骨混凝土梁抗弯性能试验研究

对工字钢为对称放置的四个不同钢骨含钢率、纵筋配筋率的钢骨混凝土梁进行了抗弯实验。根据试验结果与理论分析对不同用钢量的钢骨混凝土梁进行了对比、分析,讨论了国内外几种受弯承载力计算公式,认为合理的含钢率为5%～8%,在合理的含钢量范围,构件的抗弯能力与含钢率成正比。

低周反复荷载下钢骨-钢管混凝土柱的延性分析

目的为了研究钢骨-钢管混凝土柱的延性性能及影响因素.方法进行了5个试件的低周反复荷载试验,结合实验结果,分析了试件的骨架曲线、滞回曲线,进行了延性系数和极限位移角的计算.结果因组合柱中的混凝土受到了钢骨-钢管的约束,从而提高了柱的水平承载力和延性.由于混凝土的存在可以避免或延缓钢管和钢骨发生局部屈曲,可以保证其材料性能的充分发挥.研究表明该类柱的延性系数最大达到5.4,最小也达到了3.4,说明延性较好.极限位移角最大为1/22,最小为1/47均满足规范要求.结论钢骨-钢管混凝土柱抗震性能良好,试件承载力随着含骨率增大而增大,随着轴压比的增大而减小;在较高的轴压比下,钢骨-钢管混凝土柱仍表现出良好的延性性能;随着轴压比的增加,钢骨-钢管混凝土柱的延性系数减小;随着含骨率的增加,柱的延性系数增大.

钢骨-钢管混凝土柱抗震性能的影响因素

目的研究钢骨-钢管混凝土柱的抗震性能,探索其影响因素.方法以轴压比、含骨率为主要参数,通过5根钢骨-钢管混凝土柱的拟静力法试验研究,对此类构件的抗震性能进行评价.试验过程中,在柱顶施加恒定的竖向荷载,水平推拉往复荷载由固定在反力墙上的水平千斤顶施加.根据试验过程中采集到的荷载和位移等数据,通过整理作出试件的滞回曲线和骨架曲线.结果试验结果的分析表明,随含骨率的增大,钢骨-钢管混凝土柱的强度和刚度衰减减缓,耗能能力增加;随轴压比的增大,试件极限承载力下降,耗能能力降低.结论含骨率和轴压比是影响钢骨-钢管混凝土柱抗震性能的敏感性因素.

考虑含钢率影响的核心型钢-混凝土组合柱受压计算分析

为了研究受不同含钢率影响的核心型钢-混凝土组合柱受压性能及其设计计算,以核心型钢-混凝土组合柱为研究对象,基于有限元与理论分析相结合的方法,利用ABAQUS建立组合柱的三维实体有限元模型,探讨了不同含钢率对外包混凝土柱和内嵌型钢柱的破坏特征与组合柱极限承载力的影响,提出了型钢承载占比的计算公式,在此基础上对现有理论公式进行了修正,用于分析不同含钢率下的组合柱极限承载力。结果表明:通过理论公式计算得到的组合柱极限承载力与有限元计算结果能较好地吻合,进一步验证了有限元模型的合理性;含钢率增大,可有效改善混凝土柱的局部破坏,减小应力集中现象,同时对内嵌型钢柱的受力起到有效保护作用,可延缓型钢柱的过早屈服,避免局部屈曲现象发生;此外,型钢承载比随着含钢率增大而提高,两者成正相关;在现有钢筋混凝土柱极限承载力理论公式的基础上考虑型钢承载比的影响,可更为准确地计算不同含钢率的组合柱极限承载力。研究成果可为型钢-混凝土组合构件的设计计算及相关规范的制定提供参考。

钢管混凝土轴压短柱经济含钢率的探讨

从含钢率、钢管强度和核心砼强度三方面对钢管砼轴心受压短柱的强度提高率进行了讨论分析 ,对各种材料组合下的钢管砼强度提高率进行了数值计算 。

轴心受压方钢管-钢骨高强混凝土组合柱力学性能研究

通过对不同形式的方钢管-钢骨高强混凝土组合柱的轴压力学性能进行有限元分析。研究了混凝土强度、钢管强度、钢骨强度、含骨率、宽厚比等因素对方钢管-钢骨高强混凝土组合柱受力性能的影响。有限元分析结果表明,方钢管、混凝土和钢骨之间良好的共同工作性能使方钢管-钢骨高强混凝土组合柱具有较高的承载力。提高混凝土的强度可以有效地提高方钢管-钢骨高强混凝土组合柱的承载力,但会使其延性下降。其中方钢管的强度和含骨率是影响方钢管-钢骨高强混凝土组合柱承载力的主要因素,同时宽厚比对方钢管-钢骨高强混凝土组合柱的延性有较大的影响。

内置钢筋笼高强钢管混凝土柱双向偏压试验研究

为研究内置钢筋笼高强钢管混凝土柱双向偏心受压的力学性能,以偏心率(两种)、钢筋笼构造(两种)、钢管壁厚(两种)为变量,设计并制作了8个高强钢管混凝土试件,对其开展双向偏心受压试验,获得了试件的破坏模式及侧向挠度曲线变化规律,并对试件的持荷能力和抗弯能力进行了分析和讨论。结果表明:小偏心率时,钢筋笼能够使得薄壁钢管构件材料性能发挥得更充分;大偏心率时,内置钢筋笼不能弥补由截面含钢率减小导致的性能退化。此外,在钢管混凝土柱内设置横向拉筋可以有效协助钢管约束核心混凝土,相较于等体积的纵筋而言,其持荷能力和抗弯能力均有提高。

钢-连续纤维复合筋增强混凝土柱抗震性能试验研究

具有稳定二次刚度和良好震后可修复性的钢-连续纤维复合筋(SFCB)增强混凝土柱的抗震性能与普通RC柱有较大差别,本文对在水平往复荷载作用下,轴压比为0.12的4个SFCB增强混凝土柱及1个RC对比柱的抗震性能进行试验研究。SFCB增强混凝土柱主要变化参数为SFCB中的纤维种类(玄武岩纤维和碳纤维)和钢/纤维比例。研究结果表明:①SFCB增强混凝土柱相对普通RC柱具有稳定的二次刚度,在复合筋内芯钢筋屈服后,SFCB增强混凝土柱承载力仍可稳定提高;②SFCB增强混凝土柱由于复合筋的二次刚度,实现了在与普通RC柱相同柱顶变形能力的前提下,具有较小柱脚曲率需求的特点,从而实现较小的卸载残余位移,较高的震后可修复性能;③SFCB增强混凝土柱的性能特点与复合筋中外侧纤维有直接关系,钢-玄武岩纤维复合筋增强混凝土柱相对于钢-碳纤维复合筋柱具有更好的延性(二次刚度有效长度)和相同柱顶侧向位移水平下卸载时更小的残余位移。

钢骨混凝土T形柱双向小偏压试验

目的研究双向小偏压作用下的T形钢骨混凝土柱的受力性能.方法对3根含钢骨率不同的T形钢骨混凝土柱进行双向小偏心受压试验,结合试验结果,描绘出了试件的荷载-位移曲线、荷载-应变曲线,并进行了分析,从而了解了小偏压作用下的T形钢骨混凝土柱的受力性能及破坏机理.结果通过试验,明确了钢骨混凝土异形柱的破坏形态,分析表明,试件的含钢率越大,其承载能力越高,变形性能越好.从开始加载直至试件破坏,型钢与混凝土的协同工作性良好.结论钢骨混凝土异形柱具有很好的延性和很高的承载力.

CFRP-方钢管高强混凝土中长柱的轴压性能

目的研究内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压中长柱的受力全过程,得出内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压中长柱的工作机理和静力性能,为更进一步的研究奠定基础.方法在6根内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压中长柱试验的基础上,比较分析了6种构件不同的破坏形态、荷载—纵向应变曲线、荷载—横向应变曲线以及各种因素对承载力的影响.结果在加载过程中,对比于同等尺寸的普通方钢管高强混凝土构件,构件的弹性段明显增加,构件的破坏形态均为失稳破坏,达到极限承载力后,构件的承载力有反弹.结论CFRP的存在有效地延缓和抑制了高强混凝土中剪切斜裂缝的产生,使方钢管的约束作用得到充分发挥,内置CFRP圆管轴压中长柱的极限承载能力相比于普通方钢管高强混凝土轴压中长柱有了显著的提高.

双钢骨混凝土柱轴心荷载下的承载力研究

针对钢管混凝土核心柱在应用中存在内外不能很好地共同工作的问题提出了一种新的双钢骨混凝土组合柱。通过计算分析得出了双钢骨混凝土柱的计算公式。

双向偏压钢骨混凝土T形柱的试验研究

为了了解钢骨混凝土T形柱的双向偏心受压下的力学性能,制作了6根含钢骨率不同的钢骨混凝土T形柱的双向大偏心及双向小偏心受压的试件。在试验过程中,观察了试验现象,分析了试验数据,得出了相应关系的曲线,并对各种曲线进行了详细的分析,从而了解异形柱的受力性能及破坏机理。通过试验,明确了钢骨混凝土异形柱承载力的破坏特征、影响因素,含钢率越大,构件的承载能力提高越明显、延性越好。钢骨与混凝土之间可以很好地共同工作,直至破坏。

钢骨混凝土T形柱轴心受压的试验研究

为了研究不同含钢率对钢骨混凝土T形柱正截面承载力的影响,对3根钢骨混凝土T形柱和1根钢筋混凝土T形柱在轴心作用下的力学性能进行了试验研究。试验表明,根据含钢率的不同,钢骨混凝土T形柱的承载力比钢筋混凝土T形柱提高(61.5～84)%。

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。

钢管混凝土柱-钢梁穿筋节点抗火分析

采用ABAQUS分别建立3个方钢管混凝土柱以及6个钢管混凝土柱-钢梁穿筋节点的模型,分析了在温度作用、竖向荷载和水平荷载作用下荷载比、钢筋强度、含钢率、轴压比等参数对穿筋节点的影响规律。研究表明:荷载比、含钢率和轴压比对耐火极限和临界温度影响较大,钢筋强度几乎无影响。

CFRP-混凝土-钢管组合柱抗爆响应数值分析

为了研究CFRP-混凝土-钢管组合柱抵抗爆炸冲击波作用的能力,基于大型显示动力分析软件ANSYS/LS-DYNA,应用ALE多物质流固耦合算法对CFRP-混凝土-钢管组合柱进行了抗爆动态响应研究,并分析了截面含钢率、截面空心率及轴压比等因素对组合柱抗爆性能的影响。研究结果表明:在爆炸荷载下,CFRP-混凝土-钢管组合柱的抗侧刚度和延性比普通混凝土-钢管组合柱更大,能有效地延缓组合柱的开裂与变形;增加含钢率可以有效地减少CFRP-混凝土-钢管组合柱柱中峰值位移和残余位移,提高组合柱的抗爆性能;在一定范围内增大空心率可以提高组合柱的抗爆性能,但过大的空心率会降低组合柱抗爆性能;在临界值内增大轴压比能够显著提高组合柱抗爆性能,但超过临界值后,再增加轴压比会削弱组合柱抗爆性能。研究结果可为该类构件的抗爆设计提供参考。