轴压下GFRP管-混凝土-钢管组合柱的尺寸效应

为了研究尺寸效应对GFRP管-混凝土-钢管组合柱力学性能的影响,在满足几何相似性的条件下,利用静力加载的方法对具有不同试件尺寸、不同混凝土强度等级的8根试件的轴压力学性能进行了试验研究.对8根组合柱试件的试验破坏现象、荷载-应变曲线、极限承载力以及应力值变化进行相应的分析比较,结果表明,随着试件尺寸的增大,试件抵抗变形能力减弱且尺寸效应明显,而增加GFRP管壁厚可以提高试件承载力、增强试件力学性能、减少尺寸效应的影响.

中空GFRP管-混凝土-钢管组合柱的轴心受压性能研究

为研究GFRP管壁厚及构件尺寸对中空GFRP管-混凝土-钢管组合柱的轴心受压性能的影响,对2根GFRP管-混凝土-钢管组合柱进行轴心受压试验,并在验证使用ANSYS软件建模适用的条件下,利用软件建模分析8根组合柱的极限承载力及应力-应变曲线.研究结果表明:当试件尺寸相同时,增大GFRP管壁厚会提高试件的延性和极限承载力;当尺寸增大时,增大壁厚对于改善承载能力的作用会减弱.

尺寸效应对GFRP管-混凝土-钢管组合柱轴压下力学性能影响的研究

FRP管-混凝土-钢管组合柱(简称DSTC),是一种新型组合结构形式,它由FRP外管、钢材内管以及两者之间填充的混凝土三部分组成,具有轻质高强耐腐蚀等特点.为了更深入研究DSTC的轴压力学性能,通过2组不同工况下的DSTC短柱轴压力学性能实验,对不同尺寸等工况下的DSTC进行了深入研究.根据实验结果可知,随着试件尺寸的增大,试件抵抗变形能力在减弱,尺寸效应对不同混凝土强度等级的DSTC力学性能的影响程度不同,具体表现为尺寸效应对高等级混凝土的影响要小于较低等级混凝土.

部分包覆钢-混凝土组合梁柱节点抗震性能试验研究

为研究不同连接构造的部分包覆钢-混凝土组合梁柱节点(PEC梁柱节点)的抗震性能,对2个PEC梁柱节点试件进行了拟静力加载试验,研究了低周往复荷载作用下PEC梁柱节点试件的破坏现象、滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能能力和刚度退化等抗震性能。结果表明:强轴连接PEC梁柱节点的滞回曲线呈梭形和弓形,在达到极限承载力后仍能保持一定的延性和耗能能力;弱轴连接PEC梁柱节点牛腿与梁间的焊缝处发生破坏,未展现出预期的耗能能力,PEC梁仍在弹塑性状态,没有达到极限状态;PEC梁柱节点核心区混凝土替换为加劲肋板后,试件仍具有较好的承载力、延性和耗能能力,刚度退化规律无明显变化,且强轴连接节点与弱轴连接节点刚度变化规律基本一致;PEC柱牛腿设计过短会导致焊缝连接处断裂,试件延性和耗能能力得不到发挥,剩余刚度较大。

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。

轴压比对波纹侧板-方钢管混凝土柱抗震性能的影响研究

为研究轴压比对波纹侧板-方钢管混凝土柱抗震性能的影响,使用ABAQUS软件建立了组合结构柱的有限元模型,通过破坏形态和滞回曲线等对模型的准确性进行了验证,运用参数模型讨论了不同轴压比对试件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、压弯承载力和延性系数的影响。结果表明,随着轴压比增大,方钢管的高应力高度逐渐升高,波纹板的应力由水平分布变化为斜向分布;提高轴压比会使试件的压弯承载力和延性系数呈先升高后降低的趋势,建议轴压比不应超过0.30,满足规范中对延性系数的要求并在一定程度上提高结构的压弯承载力。通过合理控制轴压比,可以提升波纹侧板-方钢管混凝土柱抗震性,确保其在实际应用中的安全性和稳定性。

预制钢筋增强ECC壳-混凝土组合柱轴压力学性能

为经济、有效、合理地应用工程水泥基复合材料(Engineered cementitious composites,ECC)以提升钢筋混凝土(Reinforced concrete,RC)柱的力学性能,本文发展了一种预制钢筋增强ECC壳-混凝土组合柱,设计制作了该型组合柱的试验模型和全RC、ECC柱对照模型,通过轴压力学性能试验对比分析了预制钢筋增强ECC壳-混凝土组合柱和全RC、ECC柱轴压力学性能的差异,重点探究了ECC壳厚度和箍筋间距对预制组合柱轴压力学性能的影响规律,并以此构建了考虑箍筋和ECC壳组合约束的组合柱轴心受压承载力计算公式。结果表明:相比于RC柱,预制钢筋增强ECC壳-混凝土组合柱与ECC柱均表现出延性破坏特征,破坏时未出现ECC保护层剥落以及预制ECC壳与混凝土内芯分离等现象。随ECC壳厚度增加,预制组合柱的峰值荷载和峰值位移增加,初始刚度和延性系数降低;预制ECC壳的引入显著提高了试件的延性和耗能能力,本文ECC壳厚度变化范围内,预制组合柱的延性系数是RC柱的1.13~1.35倍,累积耗能是RC柱的2.13~2.46倍;箍筋间距减小,预制组合柱的承载力提高,峰后延性和耗能能力显著增加。组合柱的轴压承载能力应考虑预制ECC壳的约束作用,相关承载力计算公式可用于该型组合柱的轴压承载能力计算。

多腔钢-混凝土组合壁式柱弱轴方向抗震性能试验研究

用于异形柱框架结构的各种截面型式的多腔钢-混凝土组合柱具有良好的使用功能和可装配建造性能,与异形柱面外有侧肢不同,保证矩形截面壁式柱弱轴方向的抗震性能更为重要。为了探究多腔钢-混凝土组合壁式柱弱轴方向的抗震性能与受力机制,运用低周往复荷载试验与有限元分析相结合的方法开展研究。结果表明:压弯荷载作用下,多腔钢-混凝土组合壁式柱弱轴方向的滞回曲线饱满,其全过程受力可划分为稳定承载、转化过渡和峰后二阶效应显现三个阶段,试件对应的两个特征分界点的层间位移角分别为1/57和1/27;试件屈服点和失效破坏点对应的层间位移角分别为1/85和1/23,均大于规范限值,延性系数为3.73;两端钢管、中间钢板和腔内混凝土可协同受力,混凝土未见明显压碎和开裂,钢管和钢板未见明显损伤;所得有限元模拟结果与试验结果吻合度高,骨架曲线平均相对误差为4.6%。上述成果深化了对多腔钢-混凝土组合壁式柱弱轴方向抗震性能的认知,为工程应用提供了参考。

扭弯作用下内嵌H型钢-钢管混凝土柱拟静力试验研究

为研究扭弯作用下内嵌H型钢-钢管混凝土柱的力学性能,以截面形式和扭弯比为参数对6个内嵌H型钢-钢管混凝土柱进行拟静力往复加载试验,得到扭弯作用下内嵌H型钢-钢管混凝土柱的破坏形态、滞回曲线、弯矩-位移骨架曲线及关键力学特征和刚度退化曲线。研究表明:1)随扭弯比增加,内嵌H型钢-圆钢管混凝土柱和内嵌H型钢-方钢管混凝土柱的破坏特征由“弯”型向“扭”型转变;2)扭矩增加到弯矩的34%和67%时,内嵌H型钢-圆钢管混凝土柱的峰值弯矩分别减少5.0%和17.7%,而内嵌H型钢-方钢管混凝土柱的峰值弯矩分别减少5.5%和22.7%,反映内嵌H型钢-圆钢管混凝土柱和内嵌H型钢-方钢管混凝土柱均有较好的扭弯复合承载力;3)扭矩对内嵌H型钢-圆钢管混凝土柱和内嵌H型钢-方钢管混凝土柱的早期受弯刚度影响较小,但会降低内嵌H型钢-圆钢管混凝土柱和内嵌H型钢-方钢管混凝土柱的峰值割线受弯刚度;4)提出了内嵌H型钢-圆钢管混凝土柱和内嵌H型钢-方钢管混凝土柱的扭弯承载力计算方法,该方法得到的扭弯承载力理论值与试验值吻合良好,有较好的精度。研究结果可完善内嵌H型钢-钢管混凝土组合结构构件的基本理论,为内嵌H型钢-圆钢管混凝土柱和内嵌H型钢-方钢管混凝土柱的扭弯承载力设计计算提供参考。

新型开洞圆钢管混凝土柱-混凝土梁连接节点受力性能研究

传统的钢-混凝土混合结构的圆钢管混凝土柱-混凝土梁连接节点存在钢筋交错、纵横向需与钢构件避让或开孔等情况,节点构造复杂,施工难度较大,连接节点成为钢-混凝土混合结构的设计及施工难点。对此提出了新型开洞圆钢管混凝土柱-混凝土梁连接节点,并结合近年来采用钢-混凝土混合结构的项目经验,对该类节点进行有限元分析,研究了柱顶轴压力和柱端水平力对节点各部分构件受力性能的影响,结果表明,柱顶轴压力的变化显著影响了圆钢管混凝土柱钢管开洞位置各构件的应力,且偏心力对圆钢管混凝土柱承载力有一定的折减。最后考虑到钢管壁开洞对圆钢管混凝土柱存在一定程度的削弱,采用了四种加强措施,分析了四种加强措施下钢管荷载-应力曲线,结果表明,开洞位置钢管壁加厚效果最为显著,设置内环板对缓解应力集中效应也有一定的效果,设置竖向断开加劲肋与设置竖向连续加劲肋荷载-应力曲线基本一致,考虑到设置竖向断开加劲肋所需钢材更少,认为设置竖向断开加劲肋具有较为显著的优越性。

GFRP管-石粉地聚物混凝土-钢管组合短柱轴压性能研究

玻璃钢纤维增强复合材料管-石粉地聚物混凝土-钢管组合柱(DSTC-GC)是一种将废弃大理石粉地聚物混凝土代替普通混凝土而得到的一种新型组合柱。以玻璃钢纤维增强复合材料(GFRP)及钢管的外直径与管厚、混凝土类型、截面空心率等为参数共设计制作了11根试件并开展了轴压性能研究。结果表明:DSTC-GC试件出现三种典型破坏形态,试件曲线呈典型的双线性强化,较普通混凝土DSTC试件发现荷载-钢管应变曲线出现平缓屈服台阶。GFRP及钢管对试件力学性能及变形影响显著,合理的空心率有利于提高DSTC-GC试件材料的使用效率及延性。废弃石粉在DSTC-GC试件中的掺量为50%(质量分数)时试件的轴压性能较好,而普通混凝土DSTC试件轴压性能优于DSTC-GC。基于试验结果,建立了f_(cc)/f_(c0)、ε_(cc)/ε_(c0)及λ_(t)之间的函数关系,对比发现Gao等模型更适用DSTC-GC试件承载力计算。

新型钢管混凝土柱-混凝土梁钢筋连接器节点受力性能研究

传统的钢管混凝土柱-混凝土梁连接节点一般采用环梁节点,针对有多梁交汇且带有混凝土悬挑梁的环梁节点,施工难度较大,尤其是钢筋连接节点成为钢管混凝土柱-混凝土梁混合结构施工难点。结合近年来采用钢-混凝土混合结构的项目经验,提出了新型钢管混凝土柱-混凝土梁钢筋连接器节点。详细介绍了钢筋连接器节点的构造、特点及有限元建模过程,采用有限元分析的方法,通过三组模型研究了钢筋连接器边界条件对结果的影响,结果表明,端部固定约束时钢筋连接器应力结果相对其余两种略大。此外,还进行了钢筋布置形式的影响分析,着重介绍了不同梁宽下钢筋连接器的布置形式和尺寸对节点受力性能的影响,结果表明,钢筋连接位置对钢筋连接器应力有直接的影响,但均匀的钢筋布置时钢筋连接器受力合理。最后列举了钢筋连接器的几种加强措施,其中采取20mm倒圆角的方式能有效削弱端板与中肋、边肋连接处的应力集中。

中空角钢-钢管混凝土叠合柱轴压性能研究

目的研究中空角钢-钢管混凝土叠合柱的轴压性能,给出相应的轴压承载力简化计算公式。方法采用有限元法对叠合构件荷载-应变关系计算,与已有试验数据对比验证;在此基础上,分析叠合构件破坏模态、内力分布以及接触应力等工作机理;以不同材料强度下空心率和含钢率为主要参数分析叠合柱轴压承载力。结果空心率由30%增加至50%和70%时,叠合柱极限承载力分别降低了9.64%和22.69%;含钢率由5.0%增加至6.0%和7.0%时,叠合柱极限承载力分别增大了8.72%和16.21%。引入混凝土强度增强系数k后得到的轴压承载力公式计算结果与有限元结果最大误差为2.8%,简化计算公式可以较好地预测构件轴压承载力。结论中空角钢-钢管混凝土叠合柱具有较好的轴压承载能力,可满足工程应用。

钢管-型钢混凝土柱耐火性能有限元分析

随着建筑结构的发展,钢混结构作为现代装配式建筑的主要形式之一,其耐火性能对建筑结构的整体能力影响重大。根据已有的试验研究,利用有限元分析软件ABAQUS构建了钢管-型钢混凝土柱的热-力耦合本构模型,分析了在ISO-834标准升温曲线下不同轴压比、偏心率、长细比和截面边长对钢管-型钢混凝土柱耐火极限的影响。模拟结果表明:构件耐火极限随着轴压比、偏心率和长细比的增加而降低;而在相同受火和荷载条件下,构件耐火极限随着截面边长的增加而增加。

超高层建筑钢管混凝土柱-核心筒结构施工技术

探讨了超高层建筑双向斜交钢管混凝土柱框架-核心筒结构施工技术,包括施工准备、基础施工、钢管混凝土柱施工、核心筒施工、连接节点处理及施工监控与质量控制。结合实际工程案例,深入分析了各个施工环节的关键点,总结了施工过程中积累的经验和注意事项。

FRP-自密实混凝土-钢双壁空心组合柱轴压力学性能分析

本文所研究的组合柱,可以使三种材料优势相融合,力学性能良好,有利于加快施工速度,并保证混凝土在构件各位置分布均匀,但存在一定的不足,具体表现为力学性能不稳定,各材料之间容易出现孔隙。本文将针对该组合结构力学性能进行分析,通过试验与试件设计、材性试验、试件制作、观察试验现象、分析试验结果,明确结构稳定性变化规律,希望为相关行业提供参考。

GFRP管-钢管混凝土组合柱的轴压力学性能研究

本文研究发现在GFRP管同样厚度条件下,组合柱的承载力及延性与直径正相关;GFRP管同样直径条件下,组合柱的承载力及延性与厚度正相关;GFRP管直径对组合柱轴压力学性能影响,与内管厚度关系显著。并提出适用本次试验分析的组合柱纤维模型,进行GFRP管-钢筋混凝土组合柱的变参数研究,随着管的径厚比的减小,组合柱的承载力与延性有显著提升,为类似研究提供理论参考。

预制节段拼装双层钢管-混凝土组合墩柱抗震性能分析

为研究预制节段拼装CFDST墩柱的抗震性能,开展了预制节段拼装CFDST墩柱拟静力试验,并采用有限元软件ABAQUS对墩柱力学行为进行数值模拟,分析素混凝土层、初始预应力度和节段数量对墩柱抗震性能的影响.结果表明:在水平往复荷载作用下,墩柱未出现明显破坏,滞回曲线呈明显旗帜形,最大残余偏移率为0.18%,具有良好的自复位性能;最大偏移率为5.25%时,轴向预应力损失约为10.20%,墩身变形主要来自接缝处开口,正、负向最大累计开口量分别达到10.70和12.35 mm,存在明显的多转角变形模式;数值模型可以较好地模拟墩柱的非线性力学行为;考虑节段间素混凝土层可以更为合理地模拟墩柱滞回性能,提高初始预应力度可增强墩柱强度和耗能能力,而节段数量则对墩柱滞回性能影响较小.

内置约束拉杆横肋波纹钢-钢管混凝土组合柱轴压力学性能研究

为探究约束拉杆对横肋波纹钢-钢管混凝土组合柱轴压力学性能的影响,采用有限元软件ABAQUS数值仿真模拟和轴压试验分析了内置横向拉杆的横肋波纹钢-钢管混凝土组合柱的轴压性能,通过对比分析了内置横向拉杆的数量对横肋波纹钢-钢管混凝土组合柱的荷载-轴向应变曲线、延性、屈服荷载以及核心混凝土约束效应的影响规律。研究表明,内置横向拉杆能够增强对核心混凝土的约束效应,提高横肋波纹钢-钢管混凝土组合柱的轴压承载力和延性。

GFRP-再生混凝土-钢管组合柱轴压力学性能试验研究

FRP管-再生混凝土-钢管组合柱作为一种新型组合构件,由外FRP管、内钢管以及两管之间填充的再生骨料混凝土3部分组成,其中再生骨料混凝土的应用,有利于促进建筑结构的绿色化、节能化。通过对21根这种组合柱进行单调轴压试验,研究不同再生骨料替代率及不同FRP管厚度对这种组合结构的轴压力学性能的影响。试验结果表明,该新型组合柱相比于填充普通骨料的双管柱承载力有所下降,但延性却有明显提高,有利于抗震;再生骨料替代率为30%的双管组合构件力学性能较好;同时,相比于FRP约束实心组合柱,再生骨料的双管空心柱也表现出良好的约束效果。