薄壁不锈钢圆管柱轴压稳定性能研究

利用ABAQUS有限元软件对薄壁不锈钢圆管轴压柱的轴压稳定性能进行了数值模拟,并考察了材料性能参数、材料各向异性、初始几何缺陷、径厚比、长细比等因素的影响。分析结果表明:材料各向异性和初始局部缺陷的取值对构件轴压稳定性能影响较小,可以忽略;初始整体缺陷取值对构件轴压稳定性能影响较大,有限元模型中取构件长度的1/2000可较为准确地模拟试验结果;材料性能参数、径厚比和长细比对构件轴压稳定性能影响较大。通过对不同径厚比构件的分析,提出了防止构件发生局部屈曲的容许径厚比建议公式;通过对不同正则化长细比构件的分析,提出了构件发生整体弯曲的临界正则化长细比建议公式,公式计算结果与有限元分析结果吻合良好,可为不锈钢管柱的工程设计提供参考。

圆钢管混凝土梁柱极限承载力计算方法探讨

简要介绍了美国ACI(1999)和AISC-LRFD(1999)、日本AIJ(1997)、英国BS5400(1979)、中国DBJ13-51-2003(2003)和DL/T5085-1999(1999)及欧洲EC4(1994)等设计规程中有关圆形截面钢管混凝土(以下简称圆钢管混凝土)压弯构件计算方法的特点,并将上述各方法及数值方法的计算结果和搜集到的圆钢管混凝土梁柱极限承载力实验结果进行了对比和分析。结果表明,在进行圆钢管混凝土梁柱极限承载力计算时,上述各规程提供的计算方法及数值方法均能较好地计算出构件的极限承载力,且计算结果偏于安全,其中,数值方法的计算结果与实验结果最为吻合,规程AISC-LRFD(1999)的计算结果最为安全。本文的研究结果可供进行圆钢管混凝土柱抗震设计时参考。

高强方钢管-混凝土-圆钢管组合短柱轴压性能

为研究高强方钢管-混凝土-圆钢管(HSCS)组合短柱的轴压性能,以环混凝土轴心抗压强度(f ck)、外高强方钢管的抗拉强度、壁厚和宽度、内圆钢管的抗拉强度、壁厚和直径,以及试件的长细比和空心率等为控制参数,共设计27根试件。基于合理的材料本构模型、网格合理性分析和既有试验试件验证分析,确定该模型的预测精度,进而获得各个参数对足尺寸HSCS组合短柱轴压性能的影响规律。结果表明:随宽度、壁厚、内钢管抗拉强度、外钢管抗拉强度和混凝土抗压强度的增加,HSCS组合短柱的轴压承载力显著提高;随试件空心率增加,组合短柱的轴压承载力逐渐减小,建议空心率最佳取值为0.1~0.3。HSCS组合短柱轴压承载力计算表达式具有较高的预测精度,可满足工程实践需要。

钢框架圆管柱梁节点域的抗剪承载力

本文根据薄壁杆结构理论对钢框架圆管柱梁节点域的应力分布规律进行了分析,并利用有限元软件对理论分析结果做了验证。推导了此类节点的节点域剪切屈服承载力和极限承载力的计算公式。以左右两侧工字形梁截面同高的平面框架节点为基本模型,推广了左右梁截面不等高的平面框架节点、两框架方向垂直且各梁截面等高的空间框架节点、两框架方向不垂直或框架方向多于两个的空间框架节点以及各梁截面不等高的空间框架节点等多种情况下的节点域承载力验算公式。公式经简单的调整后同样可适用于相同类型的工字形、箱形和十字形柱钢框架节点。

高铁虹桥站钢桁架-钢管混凝土柱节点性能试验研究

最近建设完成的京沪高速铁路上海虹桥站结构中,有一种钢桁架-钢管混凝土柱焊缝连接的新型节点,该节点构造和受力性能极其复杂。本文对该节点进行了1∶4缩尺模型承载力试验研究,介绍了如何实施对该复杂节点加载的试验方法,讨论了节点的受力性能、薄弱环节和破坏模式。试验表明该节点构造设计有效,具有足够的承载力,可达到设计荷载的3倍,并具有良好的塑性变形能力。但是,节点也显示出薄弱坏节,表现为在钢桁架受拉斜腹杆翼缘与节点环板竖向加劲肋的焊接部位出现开裂现象。建议适当增大受拉斜腹杆端部的翼缘弯折曲率半径,平缓腹杆向竖向加劲肋的传力,可使节点性能得到进一步完善。

圆锥形中空钢管混凝土叠合短柱试验研究

该文对12个圆锥形中空钢管混凝土叠合短柱进行了轴压试验,探讨了锥度、截面直径及是否内置钢管对圆锥形中空钢管混凝土叠合短柱轴压力学性能的影响,建议了圆锥形中空钢管混凝土叠合短柱轴压承载力计算式。结果表明:锥度、截面直径及是否内置钢管对圆锥形中空钢管混凝土叠合短柱轴压性能影响显著;建议的极限承载力计算式计算结果与试验结果总体上吻合较好,可用来预测圆锥形中空钢管混凝土叠合短柱的截面抗压强度。

碳纤维复材布加固不锈钢圆管短柱轴心受压试验研究

为研究碳纤维复材(CFRP)布加固不锈钢圆管短柱轴心受压性能,对外贴CFRP布加固不锈钢圆管短柱进行轴心受压试验。试验共制作了20根构件,4根未粘贴CFRP布的控制试件,8根环向外贴CFRP布的加固试件和8根正交(环向和纵向)外贴CFRP布加固试件。试件破坏形式主要分为两种:第一种是试件底部产生“象足式”屈曲破坏,第二种是外贴CFRP布加固(环向和纵向)后的试件在中间高度处产生向内局部屈曲变形;同时,在粘贴层数相同的情况下,环向粘贴效果优于正交粘贴效果;在相同的粘贴方式下,粘贴层数越多加固效果越好;纵向碳纤维布的存在反而会降低试件的极限承载能力,但可以略微提高试件的轴向刚度;并且在壁厚一定的情况下,直径越大的不锈钢圆管在CFRP布加固后增强效果越明显。

中空夹层薄壁钢管混凝土柱偏心受压性能研究

为考察偏心距和长细比对采用带纵向加劲肋的薄壁外管中空夹层钢管混凝土柱受力性能的影响,进行5个方套圆中空夹层薄壁钢管混凝土长柱的偏压试验。试验结果表明：构件的极限荷载随着偏心距和长细比的增大而下降;该类构件的延性低于传统中空夹层钢管混凝土柱。针对试验模型,对中空夹层薄壁钢管混凝土偏压柱进行了有限元模拟,有限元计算结果和试验结果吻合较好。基于有限元模型开展了机理分析和参数分析,结果表明：外部薄壁钢管的约束主要集中在横截面角部很小的范围,核心混凝土承担了大部分荷载;混凝土强度、钢材屈服强度、径厚比、径宽比、长细比直接影响轴力-弯矩相关曲线的形状。基于研究成果,提出了中空夹层薄壁钢管混凝土柱偏心受压时承载力的简化计算式,供工程实际参考。