高强钢管超高性能混凝土短柱轴压承载力性能试验研究

为研究高强钢管内填超高性能混凝土(UHPC)的钢管混凝土短柱轴压性能,该文设计22根高强钢管UHPC短柱进行轴压试验,从破坏模式、荷载-纵向应变关系对试件的轴压性能进行对比分析,旨在通过径厚比、混凝土强度、截面类型等变化来探究高强钢管UHPC短柱的实际承载力性能差异.试验结果表明:高强钢管UHPC短柱的轴压性能受径厚比、混凝土强度影响较大;试件承载力随钢管壁厚增加而增加,但相同钢管直径和不同钢管直径增幅呈现不同规律.该文从延性、核心混凝土强度提高程度两个角度进行分析并提出高强钢管混凝土试件的相关参数设计建议.最后,将高强钢管UHPC短柱的轴压试验承载力结果与国内外规范GB 50936—2014、AIJ计算承载力结果进行对比,并基于极限平衡理论推导出高强圆钢管UHPC试件的轴压承载力计算公式,同时结合该文试验数据对其进行验证,证明了公式的准确性.

高强钢管超高性能混凝土界面黏结滑移性能试验

目的为了研究高强钢管超高性能混凝土的黏结滑移性能,方法考虑径厚比、长径比和钢纤维掺量3个参数的影响,设计并制作15根构件进行试验研究,通过推出试验,得到轴向荷载与加载端位移的荷载-位移曲线,以及高强钢管与超高性能混凝土之间的黏结强度,根据试验结果,对影响黏结强度的参数进行定性定量分析。结果结果表明:随着高强钢管长径比和径厚比的增加,黏结强度减小;随着钢纤维掺量增加,试件黏结强度先增加后减小,即当钢纤维掺量从1%增加到2%时,黏结强度增加,但当钢纤维掺量从2%增加到3%时,黏结强度反而降低;试件荷载-滑移曲线表现为两种形式,一是有明显的峰值点,峰值点后曲线急速下降(部分出现尾部上升的现象),二是曲线无明显峰值点,拐点后曲线持续缓慢增长。高强钢管超高性能混凝土的黏结破坏分为黏结阶段、滑动阶段和抗摩擦阶段。结论以长径比、径厚比、含钢率和套箍系数为参数,结合试验数据并对其进行回归分析,得到适用于高强钢管超高性能混凝土黏结强度的计算模型,并将计算结果与试验结果进行对比,计算值与试验值吻合较好,可为实际工程提供一定参考。

火灾后高强钢管混凝土柱轴压的参数化分析

为研究不同参数对火灾后高强钢管混凝土柱受轴压时的性能影响,利用ABAQUS有限元软件模拟火灾后高强钢管混凝土柱轴压模型,对该构件以钢管屈服强度、受火时间、混凝土强度为主要参数进行承载力-位移曲线分析,并剖析火灾后高强钢管混凝土柱典型曲线。结果表明:随着钢管屈服强度和混凝土强度增大,构件极限承载力增大;随着受火时间增加构件极限承载力出现下降趋势;从整体上看,受火时间分别为60、90、120 min时,构件中的混凝土承担主要载荷。

足尺拼接式方形高强钢管混凝土柱轴压承载力数值分析

对两种不同的新型拼接式方形高强钢管混凝土足尺柱的轴压承载性能进行了数值模拟,分析了混凝土强度、钢材强度、缀材间距和宽厚比对该类组合柱轴压承载力及荷载–位移曲线的影响规律,研究表明:同种参数影响下两种形式的组合柱荷载–位移曲线及承载力变化规律相似;材料强度和宽厚比对承载力影较为显著,如钢材屈服强度从345 MPa提升至460 MPa时,两种组合柱承载力分别提高了9.13%和9.42%,宽厚比从83.3增大至100时,两类柱子承载力分别降低了5.08%和5.00%;可初步采用GB 50936—2014《钢管混凝土结构技术规范》计算该类新型柱的轴压承载力。

高强钢管混凝土的耐火极限

为了研究均匀受火条件下高强钢管混凝土的耐火极限,选择了合适的材料本构关系,利用ABAQUS有限元软件建立了对应的温度场和耐火分析模型,分析了混凝土强度、钢材屈服强度、载荷比和外钢管壁厚对耐火性能的影响。结果表明:载荷比和混凝土强度是影响高强钢管混凝土耐火极限的主要参数;在同一载荷比的情况下,高强钢管混凝土的耐火极限随着外钢管屈服强度的增加而降低,随着混凝土强度的增加而升高,随着外钢管壁厚的增加而减小;相同载荷条件下,高强钢管混凝土的耐火极限明显高于普通钢管混凝土。

高强钢管高强混凝土短柱力学性能智能模型研究

为研究超出规范范围材料强度的高强钢管高强混凝土短柱承载力在规范范围外拓展应用的相关问题,搜集61组试验及有限元数据,利用神经网络智能技术研究了在不同的截面尺寸、高强材料、含钢率、偏心率和长细比等影响因素下的高强钢管高强混凝土短柱的极限承载力及荷载-位移曲线,将承载力预测结果与规范EC4、规范ACI及规范GJB 4142—2000的计算结果进行了对比分析,并预测了试件的荷载-位移曲线,对各阶段各模型的切线刚度进行了分析研究。研究结果表明:所述规范可以在一定程度上继续延伸使用,而神经网络智能模型不仅与试验数据吻合度较高、精确度高,还考虑了规范没有考虑的约束效应减弱及两种材料强度匹配程度对承载力的影响,承载力会随着混凝土强度和钢材强度的提高而减缓增强速度;神经网络智能模型非常适合用于预测高强钢管高强混凝土短柱承载力,可以为实际工程和规范延伸拓展提供设计参考;神经网络智能模型相比于现有组合构件应力-应变理论公式会更加简便准确,以切线刚度的对比结果可知,其可以更加准确地反映和再现轴压作用下高强钢管高强混凝土短柱荷载-位移曲线的特征,对构件的力学性能研究有一定的参考作用。

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。

高强钢管混凝土撞击后力学性能数值研究

为分析高强钢管混凝土撞击后力学性能,该文建立了高强钢管混凝土在低速侧向撞击下以及轴压剩余承载力数值模型,模型考虑了高强钢和混凝土的材料应变率效应等以及动力-静力加载工况之间的结果衔接。使用现有高强钢管混凝土低速侧向撞击和静力加载试验结果对所建立模型的合理性进行了验证。采用建立的有限元模型,对高强钢管混凝土低速侧向撞击和静力侧向加载后的破坏形态、局部损伤和跨中挠度对于其轴压剩余承载力的影响规律进行了对比分析,理清了影响其轴压剩余承载力的关键因素,并发展了相应的简化计算模型。

含单腐蚀和群腐蚀缺陷高强钢管道失效压力

腐蚀是引起油气管道破坏的重要原因,群腐蚀是常见的缺陷形式。文章基于非线性有限元,对单腐蚀缺陷高强钢油气管道的失效压力进行了分析,回归了单腐蚀管道失效压力计算公式,考虑群腐蚀轴向和环向未腐蚀区域的影响,提出了群腐蚀管道失效压力计算方法,给出了群腐蚀缺陷高强钢管道失效压力计算实例,并与实验结果和有限元计算结果对比分析,证明计算方法的合理性,为复杂腐蚀缺陷高强钢油气管道剩余强度评估提供了参考。

高强钢管超高强混凝土柱抗震性能试验研究

以轴压比、含钢率和钢材强度为参数,进行了8根高强钢管超高强混凝土柱和1根普通强度钢管超高强混凝土对比柱的拟静力试验,分析了各参数对破坏形态、荷载-位移滞回曲线、骨架曲线和各个抗震性能指标(如延性、耗能和强度与刚度退化等)的影响程度。结果表明:压弯破坏为主要破坏模式;弹性刚度受轴压比影响不大,但受含钢率和钢材强度影响较大;极限承载力受轴压比、含钢率和钢材强度影响较大,随前者增大而降低,随后两者增大而增大;延性受轴压比、钢材强度和含钢率影响较大,随前两者增大降低,随后者增大而增大;耗能能力随轴压比增大而减弱,随含钢率和钢材强度增大而增强;刚度和强度退化程度随轴压比增大而降低,随含钢率增大而增大,且前者随钢材强度增大而增大,后者则随钢材强度增大呈减小趋势。通过对比不同规程抗弯刚度计算方法,结果表明:受材料适用范围限制,各规程不适用于该类高强材料组合构件。

高强钢管高强混凝土徐变特性试验研究

高强钢管高强混凝土的应用越来越广泛,但目前对于其徐变特性的试验研究较少。该文对15根不同含钢率的高强钢管高强混凝土轴压短柱进行了365 d的收缩和徐变测试,并将试验结果与常用的徐变预测模型MC90、ACI209和MC2010等进行了对比。试验结果表明:高强钢管高强混凝土的徐变系数远小于素混凝土,当加载365 d后,素混凝土的徐变系数是高强钢管高强混凝土的2倍以上;含钢率对钢管混凝土试件的徐变有一定影响,徐变系数随着含钢率的增大而减小。在对比的3种常用徐变预测模型中,MC2010模型的徐变预测结果与试验结果吻合最好,可推荐用于高强钢管高强混凝土的收缩和徐变效应计算。此外,还将高强钢管高强混凝土与普通钢管混凝土的徐变试验结果进行了对比,结果表明,钢管混凝土的徐变随着核心混凝抗压强度的增加而减小。研究成果可为高强钢管高强混凝土轴心受压构件在正常使用阶段的徐变预测及徐变变形控制提供依据。

高强钢管轴压承载力研究

我国特高压输电塔中所应用高强钢管在我国相关规范中缺乏足够的设计参数.因此通过对现有设计方法进行比较,并结合有限元计算和试验结果,对高强钢管承载力进行研究.结果表明,高强轴压钢管承载力可以使用我国现有规范方法进行计算,在输电塔上应用时其最佳长细比范围为40-80.

铰支轴心受压高强钢管的局部稳定强度折减系数

中国特高压输电塔发展趋势是采用高强钢管塔,国内相关规范中Q420以上强度钢材设计参数不足。对20组不同材料和几何尺寸的高强钢管进行两端铰支轴压试验,并结合有限元计算及国内外相关规范分析其整体和局部稳定性。结果表明,Q420、GR65及Q460钢管轴压强度高于中国规范中对应计算值,且随屈服强度上升这种提高越明显。得出局部稳定强度折减公式是有限元计算值和试验值的下限,可供特高压输电杆塔设计作参考。

Q460高强钢管径厚比限值试验研究

当钢管的径厚比超过一定限值时,钢管构件受压时局部屈曲先于整体稳定破坏,使构件不能全面积承载,从而会加速构件整体失稳而丧失承载能力。输电线路中对于大径厚比钢管使用的限制主要以径厚比限值来实现。通过国内外规范对比、18组钢管构件轴心受压试验和理论分析相结合的方法,研究分析了Q460钢管径厚比及其长细比与钢管承载力的内在关系,并得到Q460钢管径厚比限值,该限值的试验验证对目前输电线路钢管塔设计具有指导意义。

基于神经网络的高强钢管砼柱抗震性能研究

利用人工神经网络的自适应性、容错性、模糊性,建立了一个三层BP神经网络模型对高强钢管混凝土核心柱抗震性能进行了研究.在试验研究的基础上,用30组数据作为学习样本进行训练,模型的误差收敛快,学习效果很好.用另外8组数据作为测试样本,对柱的位移延性进行预测,结果和试验值吻合良好.与其它文献的柱位移延性公式计算值相比,大大提高了预测值的精度.该方法可作为实际结构设计的一种辅助手段.

高强钢管混凝土核心柱抗震性能神经网络评估

利用人工神经网络的自适应性、容错性、模糊性 ,在高强钢管混凝土核心柱抗震性能试验研究的基础上 ,建立人工神经网络模型 。

内置高强钢管的圆钢管混凝土柱轴压性能试验研究

开展了12根内置高强钢管的圆钢管混凝土柱的轴压试验,考察了内钢管屈服强度、内外钢管净距、内钢管取钢率、废旧混凝土块体取代率等因素对柱轴压性能的影响。研究表明:在总用钢量基本不变的情况下,通过适当减薄外钢管并在其内部设置高强内钢管,可使圆钢管混凝土柱的轴压承载力明显提高,同时柱的初始刚度也有所提高;适当增大内外钢管净距,可使柱的轴压承载力进一步增大;内钢管取钢率的改变以及废旧混凝土块体的采用,对该类柱的轴压行为影响不大;针对该类柱提出的改进的轴压承载力计算方法具有很好的预测精度。

高强钢管混凝土核心柱轴压短柱的承载力研究

利用数值分析方法对高强钢管混凝土核心短柱 (L/D <4)在轴心受压时的荷载 变形关系曲线进行了全过程分析。用以往试验结果进行验证 ,吻合良好。并分析了钢管套箍指标 ,钢管强度和混凝土强度对轴压承载力的影响。最后提出了高强混凝土核心短柱轴心受压强度承载力的简化计算公式。

高强钢管道环焊缝风险排查技术浅析

高强钢管道环焊缝失效后果严重,受到业界高度关注。国内部分管道企业开展了安全质量风险排查,取得了一些进展,消除了一部分安全隐患,但受限于检测、评价、修复等技术瓶颈以及对环焊缝失效机理的认知局限,管道环焊缝失效风险依然存在。以影响环焊缝失效的缺陷、应力、性能为出发点,对环焊缝缺陷的检测与识别、附加应力检测与载荷校核、焊缝力学性能等方面的技术现状与存在问题等展开深入分析与探讨,给出了造成环焊缝失效的主要原因,并提出开展下一步焊缝风险减缓工作的3方面建议,以期为高强钢管道环焊缝风险排查提供技术参考。

高强钢管混凝土柱抗震试验分析

对高强钢管混凝土柱进行低周反复水平荷载作用的试验，得到了不同轴压比情况下的滞回曲线及骨架曲线，讨论了高强钢管混凝土柱压弯承载力计算公式的适用性：研究表明，高强钢管混凝土柱具有较高的承载力及良好的抗震性能。