CFST构件考虑长期荷载作用的设计荷载计算公式

利用混凝土徐变理论 ,并考虑混凝土的弹性后效及受四周约束作用的徐变特性 ,提出一个在长期荷载作用下钢管混凝土 ( CFST)构件任意形状截面构件的设计荷载计算公式 ,该公式涉及徐变特征值、钢管和混凝土的弹模比及截面几何特征、偏心等因素 ,可供编写钢管混凝土构件设计规范及设计人员参考 .

装配式钢管混凝土柱-盖梁节点抗震性能试验研究

装配式钢管混凝土柱-盖梁节点施工简单、工期短,逐渐在桥梁建设中广泛运用。提出一种带抗剪环的新型钢管混凝土柱-盖梁节点,介绍装配式节点在桥梁施工中的施工工序。设计7个钢管直径超过508mm的大规模节点试件,通过低周反复荷载试验对6个抗剪环节点和1个钢筋笼节点进行了地震响应分析。对比分析节点的破坏形态、有效刚度、延性、滞回性能和极限承载能力等力学特性,得到如下结论:钢管混凝土柱出现初始撕裂时的位移随着构件的有效刚度增大而增大,盖梁的开裂情况则随着钢管混凝土柱埋深的增加而减少。埋深相近的情况下,抗剪环节点的极限荷载承载力大于钢筋笼节点;抗剪环节点的整体延性随着径厚比D/t的增大而减小。

内配圆钢管的圆钢管混凝土构件耐撞性能分析

内配圆钢管的圆钢管混凝土是一种新型复合形式的组合构件,由圆钢管混凝土内部配置同心位置的圆管,并在内部圆管的内外两侧均浇筑混凝土而形成的构件。基于有限元软件ABAQUS对内配圆钢管的圆钢管混凝土构件在低速横向撞击作用下的耐撞性能进行了数值模拟,数值结果与其他研究者完成的钢管混凝土、中空夹层钢管混凝土试件的撞击试验数据进行了对比,验证了模型的正确性。采用该模型分析了此类组合构件在横向撞击作用下的动力响应全过程及其典型破坏模态,对影响其耐撞性能的主要影响参数进行了分析,初步得出了各主要影响参数对此类组合构件耐撞性能的影响。参数分析结果表明,提高外钢管的强度及含钢率可以有效地改善该构件的耐撞性能,而混凝土强度的变化对构件耐撞性能的影响很小;增强构件两端的支座约束,可以增强构件的耐撞性能;构件的内外径之比为0.6～0.8时,构件具有较好的耐撞性能。

空心普通和再生钢管混凝土柱抗震性能研究Ⅱ:理论研究

基于前文对空心普通和再生钢管混凝土柱抗震性能的试验和有限元分析,对空心普通和再生钢管混凝土压弯构件的抗震性能进行了理论研究。首先,运用瑞利-利兹法和极限平衡理论等方法对压弯构件在单调荷载作用下的荷载-位移曲线进行了全过程分析。结合有限元参数分析结果,提出了空心普通和再生钢管混凝土压弯构件骨架曲线理论模型和位移延性系数简化计算公式,可为空心钢管混凝土结构工程实践和相关规程的修订提供理论参考。

徐变对空心钢管混凝土轴压稳定承载力的影响

为了得到核心混凝土徐变对空心钢管混凝土轴心受力构件承载力性能的影响,从材料模量变化对承载力的影响角度,利用推导出的空心钢管混凝土临界承载力公式并结合有限元程序计算出空心钢管混凝土构件中素混凝土自由徐变量、核心混凝土卸载徐变及构件纵向徐变量,根据将钢与混凝土两种材料在徐变发生后的切线模量改变,计算出徐变后构件稳定承载力下降率.分析表明:空心率越大、钢管的钢材级别越高,徐变对整体构件的承载力影响越少;而恒载占设计荷载的比例越大时,徐变对整体构件的承载力影响越大.当空心钢管混凝土轴压心受压构件承受永久荷载引起的轴心压力占全部轴心力30%及以上时,应将构件承载力乘以徐变折减系数.

长期荷载作用下钢管混凝土受弯构件承载力的计算

在对钢管混凝土受弯构件徐变分析的基础上,本文建立了长期荷载作用下钢管混凝土受弯构件的承载力计算方法。应用该方法对具体构件进行计算分析,认为徐变将降低钢管混凝土受弯构件的承载力,在实际工程应用中应予以考虑。

方钢管混凝土偏心受压构件承载力计算

选用了合适的钢材和核心混凝土本构关系 ,应用简化数值法计算了由方钢管和核心混凝土两种材料组成的方钢管混凝土偏心受压构件承载力 ,给出了计算步骤 .采用该方法对某实例进行了计算 ,计算结果与试验结果的误差平均值为 0 .9847,均方差为 0 .110 0 .

钢管混凝土支架构件受力性能的有限元模拟分析

为能更全面评价钢管混凝土支架构件的受力性能,在模型试验的基础上,采用ANSYS有限元软件对其受力性能进行模拟分析。讨论了构件的承载力、变形和轴向应力分布,并与试验结果进行了对比分析,得出了构件处于大偏心受力的危险截面及其内力分布情况。其结果可以为设计计算提供参考。

钢管混凝土小偏心受压构件的徐变分析

通过对钢管混凝土偏心受压构件的受力特性进行分析,结合核心混凝土的徐变特点,采用继效流动理论及多轴应力状态下混凝土的徐变理论,构造了计算钢管混凝土偏心受压构件徐变的计算方法。此方法较为合理地考虑了多轴应力状态下核心混凝土的特点及钢管混凝土构件徐变的影响因素(如含钢率、材料等级、应力级别等),并引入迭代来计算构件的徐变。计算算例结果与试验结果的对比表明:本文所提出的方法理论可靠、合理。

钢管初应力对钢管混凝土构件承载力影响的研究

论述了钢管初始应力对钢管混凝土构件工作性能影响的主要原因，及对这一问题进行研究的必要性。分析了对轴压、压弯和压弯扭剪构件承载力的影响，提出了验算公式和限制钢管初始应力比的建议。

钢管混凝土中钢管与混凝土的共同工作

钢管混凝土中钢管和混凝土能否共同工作是很多研究工作者关心的问题。国内外很多人对加强钢管与核心混凝土之间的结合，保证在轴向荷载作用下能共同工作进行了研究。有的还作了混凝土推出试验，测定混凝土与钢管间的粘结力；有的在管内加栓钉以增强二者的结合和整体性，尤其是在和梁连接的节点部位；有的还提出把钢管内壁作成花纹状以增加与混凝土的结合等等。 作者从荷载作用方式、钢管与混凝土的内力分布、梁连接处剪力的传递，以及截面的抗弯刚度等方面进行了分析，认为：保证核心混凝土密实和构件二端加盖板焊接密封是二者共同工作的关键，并不需要采用其它措施。

四肢格构式钢管混凝土轴压构件承载力研究

鉴于现有标准中的设计公式不适用于计算四肢格构式钢管混凝土轴压构件的承载力,在选择合理钢材和混凝土本构模型的基础上,建立了四肢格构式钢管混凝土轴压构件的非线性有限元模型,并通过现有试验结果验证了模型的准确性,再进一步利用有限元模型确定了四肢格构式钢管混凝土标准轴压短柱的几何条件和强度承载力计算公式,以及四肢格构式钢管混凝土轴压构件的稳定系数和稳定承载力计算公式。结果表明:与现有标准中的设计公式相比,建议公式能够更加准确地预测四肢格构式钢管混凝土轴压构件的承载力,可为相关标准的修订提供参考。

圆中空钢管混凝土叠合构件纯弯性能研究

目的对圆中空钢管混凝土叠合构件纯弯性能进行有限元分析,为该类构件设计提供计算依据。方法首先利用已有试验验证模型的准确性;其次应用有限元软件ABAQUS对典型构件的弯矩-挠度曲线进行分析,定义4个特征点,研究不同特征点处试件的工作机理,分析不同参数对构件抗弯承载力的影响;最后应用叠加原理和极限平衡原理推导出圆中空钢管混凝土叠合构件纯弯承载力简化计算公式。结果钢管直径由80 mm增加到100 mm、120 mm,即空心率由0.137增加到0.221、0.325时,承载力分别降低了5.2%和19.5%;建议的纯弯承载力简化公式计算结果与试验结果吻合良好。结论圆中空钢管混凝土叠合构件在减轻自重的条件下具有较好的承载能力和延性,可以满足工程需要。

内置型钢钢管混凝土轴压构件设计方法研究及可靠度分析

为使内置型钢钢管混凝土构件在实际工程应用中有矩可循、有法可依,采用ABAQUS有限元软件建立了内置型钢钢管混凝土构件轴压模型,通过与已有试验结果对比验证了数值模拟的可靠性。基于内置型钢钢管混凝土力学性能及工作机理,分析了混凝土强度、钢管强度、内置型钢强度、钢管含钢率以及内置型钢含钢率等参数对构件承载力的影响;以提出的计算方法为基础,分析了不同荷载效应比ψ对该类构件可靠度的影响。考虑实际工程参数,分别提出了内置型钢钢管混凝土轴压短柱强度承载力计算公式与内置型钢钢管混凝土长柱的稳定承载力计算公式,建议了内置型钢钢管混凝土轴压构件的设计方法。以稳定系数φ为参数,提出了内置型钢钢管混凝土轴压构件极限承载力与稳定承载力的统一计算方法。研究结果表明:基于提出的计算方法得到的内置型钢钢管混凝土轴压构件承载力可靠度指标基本符合统一标准规范要求。

第三章 钢管混凝土构件设计

给出了单一应力状态下钢管混凝土构件承载力的计算公式和复杂应力状态构件的相关极限方程，并简要介绍了ＣＦＳＴ构件刚度和变形的计算公式，及混凝土徐变和收缩、环境温度变化以及在构件上焊接的影响。

翼缘削弱对钢管混凝土外加强环节点受力性能的改善

对加强环式节点进行低周反复加载非线性模拟分析,发现在反复荷载作用初期,环板就出现贯穿的塑性带;通过节点域柱壁滞回曲线与梁端滞回曲线的对比,表明节点滞回曲线主要由柱壁变形而非梁端塑性变形所贡献。为了改变这一不利特征,对钢梁翼缘进行定向削弱,模拟分析发现,节点受力情况得到明显改善:①环板上应力分布得到明显缓和,转角处的应力集中程度明显降低;②通过改变环板尺寸或者翼缘削弱程度可以保证塑性铰先出现在梁根部而不是环面上;③在弹性受力阶段节点刚度没有下降;④在反复荷载作用下,节点域变形很小,环面上的塑性扩展不明显。由此可见,通过翼缘削弱可以明显改善外加强环式节点的受力性能,从而达到"强节点"的要求。

空心钢管混凝土轴心受压构件的工作性能和承载力

介绍了离心法生产的各种截面空心钢管混凝土构件轴心受压时的工作性能。工作性能是随着套箍系数和空心率的变化而变化,呈系列化和连续性.符合统一理论的推断.用有限元法确定各种截面构件的组合抗压强度标准值和设计值,按具有e0=L/1000初始偏心的受压构件用有限元法确定圆钢管混凝土构件轴心受压的临界应力,对于多边形和方形截面构件,根据等效圆截面的欧拉临界应力的比较,导得多边形和方形截面构件的轴压稳定系数,以及空心多边形和方形截面构件的轴压稳定系数。进行了圆形,方形和多边形轴压短柱的试验,试验结果与计算结果吻合很好。同时导出轴心受压时统一的强度和稳定承载力设计公式,该公式对各种实心和空心,圆形和多边形截面都适用,使用方便,可供设计采用。

微型钢管混凝土构件抗弯性能数值模拟研究

影响微型钢管混凝土构件抗弯性能的主要因素有混凝土强度等级、钢管壁厚、桩径、钢材屈服强度等4个因素,为了研究这4个因素对微型钢管混凝土构件抗弯性能的影响,采用有限元软件ABAQUS,通过数值模拟的手段对其进行研究。研究结果表明:微型钢管混凝土构件的抗弯强度随着混凝土强度等级的提高不断增大,但是增幅在逐渐减小;微型钢管混凝土构件的抗弯强度随钢管壁厚的增加而增加,两者几乎呈线性相关;微型钢管混凝土构件的抗弯强度随桩径的增大而增大,且增长速率随着桩径的增大逐渐在增大;微型钢管混凝土构件的抗弯强度随钢材屈服强度的增大而增大。另外,基于有限元数值计算结果,最后提出了微型钢管混凝土构件的极限抗弯承载力表达式,与试验结果进行对比,两者吻合良好。通过与各规程进行对比,提出的抗弯承载力计算方法用于微型钢管混凝土构件更合适。

钢管混凝土受压构件徐变分析

混凝土徐变使钢管混凝土构件发生应力重分布。根据弹性徐变理论,按龄期调整的有效模量法,导出了轴心受压和小偏心受压构件长期作用下钢管与核心混凝土徐变应力增量计算公式,计算值与试验结果吻合较好。进一步的数值分析表明,截面含钢率变化会显著影响钢管应力增量值的变化,但对核心混凝土应力增量影响不大;随着偏心率的增大,相同含钢率下钢管与核心混凝土应力增量几乎均呈线性变化。增大截面含钢率可降低钢管由徐变产生的附加内力,但根据截面内力按刚度分配的原则,钢管更多地承担外力,使钢管的总内力呈增大趋势,核心混凝土承受的外力显著减小,不利于钢管混凝土构件性能的发挥。

国际期刊导读

1局部承压的圆形钢管混凝土构件试验摘要：在很多桁架和网格结构中，钢管混凝土（CFST）构件都承受局部压力作用。以往的研究主要集中在这种荷载条件下的矩形CFsT构件的性能，但是缺少对受局部承压力的圆形钢管混凝土构件的认识。文章意图填补这个领域的空白。对圆形钢管混凝土构件进行一系列试验，对无填充的圆钢管和素混凝土样本施加局部承压力。垂直加裁或呈45℃加载于构件上。由于荷载一变形曲线显示了其延性，采用一种变形极限来确定样本的极限强度。根据试验结果研究几种重要参数的影响。最后，提出可以预测局部承压的圆形钢管混凝土构件极限强度的设计公式。