内衬管螺纹连接中空圆钢管混凝土的轴压性能实验

提出采用内衬管和螺纹连接方式连接长圆钢管混凝土。以螺纹的长度、深度和位置为基本参数设计12个内衬管螺纹连接中空圆钢管混凝土短柱,并进行轴压试验,分析不同参数对试件轴压承载力和刚度的影响。结果表明,试件的轴压力-纵向压缩量曲线可以划分为弹性阶段、弹塑性阶段和下降段。内衬管螺纹连接试件的承载力和刚度与无连接试件或者焊接试件基本持平。在本文的研究参数范围内,端截面内衬管螺纹连接试件的承载力和刚度均高于中截面内衬管螺纹连接试件,试件的承载力和刚度随着螺纹长度与深度的增加而增大。依据理论计算结果与实验结果的对比,给出内衬管螺纹连接圆中空钢管混凝土轴压承载力计算方法的建议。

实空心钢管混凝土轴压承载力的统一理论和公式

目前关于钢管混凝土轴压承载力的计算理论和方法很多,其中分别有针对实心或空心截面、圆形或方形及多边形的。按"统一理论"的思想,不论截面是实心或空心,圆形或多边形,它们的性质应该是统一且连续的,那么计算公式也应该是完全统一且连续的,而现有的计算方法多针对其中部分截面形式或有不连续的情况。基于此推论,本文在基于厚壁圆筒理论建立的圆形实空心钢管混凝土承载力统一计算公式的基础上,将其进一步扩展到多边形截面上,最终得到可以同时适用于实心和空心,圆形和多边形的轴压承载力统一计算公式。

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。

外包钢加固环形混凝土电杆受弯承载力计算方法研究

为了进一步完善外包钢加固环形混凝土电杆的受弯承载力计算方法,基于空心钢管混凝土结构理论,考虑环形混凝土电杆纵向受力钢筋对加固后构件受弯承载力的贡献,利用ABAQUS软件,建立有限元计算分析模型,分析了外包钢强度和厚度对加固构件受弯承载力的影响规律。结果表明,采用外包钢加固环形混凝土电杆,受弯承载力随着外包钢的壁厚和强度增大而增大。将环形混凝土电杆纵向受力钢筋等效为外包钢,根据空心钢管混凝土结构理论,计算外包钢加固环形混凝土电杆的受弯承载力,其计算结果与有限元计算结果进行比较,由此确定截面面积等效系数为0.4,从而建立了实用的受弯承载力计算公式。

X形方圆钢管相贯节点超低周疲劳断裂试验研究

为研究焊缝类型和内加肋板对钢管相贯节点超低周疲劳性能的影响,开展了3个X形方圆钢管相贯节点的超低周疲劳试验,研究了节点的破坏形态,分析了节点处的应变分布规律,得到了节点的疲劳寿命。试验结果表明:3个X形方圆钢管相贯节点的裂纹均起始于节点的鞍点位置,角焊缝和熔透焊缝X形方圆钢管焊接相贯节点均呈现出冲切破坏特征,并且焊缝形式未对节点的变形能力和疲劳寿命产生明显的影响。主管采用的内加劲肋的节点呈现出拉伸断裂破坏特征,其变形能力较差,并且断裂破坏前没有明显的表面裂纹,断裂突然发生,因此在较高烈度的地震设防区,从节点的抗断裂性能和变形能力考虑,在工程设计中,不建议采用主管内加劲肋来提高节点的承载能力。

基于动力放大系数与等效单自由度体系的圆中空夹层钢管混凝土抗撞设计方法

中空夹层钢管混凝土(concrete-filled double-skin steel tubular,CFDST)构件作为超高输电塔、海上平台等重要结构的承重构件,其抗撞性能是设计阶段需考虑的关键问题。因此,在前期试验研究的基础上,采用ABAQUS有限元软件建立了200个圆CFDST柱力学模型,并进行了轴力与撞击耦合作用下的抗撞机理分析,研究了在0~0.7轴压比下不同名义含钢率、空心率、截面直径、材料强度对构件抗撞性能的影响规律;基于动力放大系数和等效单自由度方法提出了构件抗撞承载力计算公式,并预测了撞击作用下构件的跨中动力响应。结果表明:在0~0.7轴压比下,名义含钢率、外径、外钢管强度、撞击速度与撞击质量对构件跨中挠度峰值和撞击力平台值影响显著,空心率与混凝土强度影响较小;提出的简化计算方法能较好地预测圆CFDST构件的抗撞承载力和跨中位移响应。

圆钢管薄壁空心混凝土短柱轴压性能试验研究

进行12个圆钢管薄壁空心混凝土轴压短柱轴压承载力的试验研究,考察轴压承载力—变形特性以及破坏模式,分析了圆钢管轴向、环向变形的发展规律,试验研究表明当薄壁混凝土壁厚达到一定厚度后,圆钢管内的薄壁空心混凝土在环向形成较好的拱效应,能有效地阻止外侧钢管局部失稳。

基于OpenSEES的圆中空夹层钢管混凝土柱有限元分析

应用OpenSEES有限元软件,采用Mander混凝土本构模型和Menegotto-Pinto钢材本构模型对圆中空夹层钢管混凝土进行数值模拟分析,得到力-应变(N-ε)关系曲线,并对空心率、长细比和内外钢管径厚比进行参数分析。结果表明,数值模拟结果与试验结果吻合较好,且圆中空夹层钢管混凝土比实心混凝土延塑性更好,随空心率和外钢管径厚比的增大其极限承载力增大,随长细比的增大其极限承载力减小,但内钢管径厚比的影响很小。

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。

新型KKX型空心直管锥头节点参数化分析

当应用于大跨度、超大跨度空间结构时,新型KKX型空心直管锥头节点不仅可以节约钢材,同时又利于腹杆与弦杆的相贯焊接.该节点核心区由节点管、空心切头锥两部分组成.本文采用ANSYS参数化分析了节点管直径及其壁厚、弦杆直径及其壁厚、腹杆直径及其壁厚对节点承载力的影响.分析表明:节点管、腹杆的直径及其壁厚对节点承载力有显著影响,弦杆2的直径及其壁厚、弦杆3及弦杆4的壁厚对节点承载力影响较小,建议设计时弦杆2取较小的直径,弦杆2、弦杆3及弦杆4取较薄的壁厚.最后通过多元线性回归拟合了节点承载力设计公式,为工程实践提供参考.

K型空心弯管锥头节点承载力参数化分析

当应用于大跨度、超大跨度空间结构时,K型空心弯管锥头节点不仅可以节约钢材,提高整个屋盖结构的刚度和整体性,同时又有利于弦杆与腹杆的相贯焊接.该节点核心区由节点管、空心切头锥两部分组成.采用ANSYS参数化分析了节点管直径及其壁厚、弦杆直径及其壁厚、腹杆直径及其壁厚、弦杆轴线与腹杆轴线夹角、屋面坡度、弦杆轴力和屈服荷载的比值等因素对节点承载力的影响.分析表明:节点管直径及其壁厚、腹杆直径及其壁厚、弦杆轴线与腹杆轴线夹角、屋面坡度、弦杆轴力和屈服荷载的比值对节点承载力都有显著影响,弦杆1、弦杆2的直径及其壁厚影响较小,建议设计时弦杆1、弦杆2取较小的直径及较薄的壁厚.最后通过多元线性回归拟合了节点承载力计算公式,并根据规范和设计指南对拟合公式进行了简化,以便为实际工程应用提供参考.

十字板+圆钢管-焊接空心球节点静力性能理论及试验研究

十字板+圆钢管-焊接空心球节点(简称"板+管-球"节点)作为网架结构设置悬挂吊车常见的吊点形式之一,其应力分布直接关系到节点的静力性能和疲劳性能。基于ABAQUS有限元分析软件针对8种不同规格的"板+管-球"节点进行数值模拟,得到该类节点的应力分布规律和热点应力集中系数;选取代表性节点(BGQ4节点)进行静力试验,同时采用直观分析法探讨9种因素对节点热点应力集中系数的影响,得出其相关的应力集中系数计算公式。研究结果表明:理论分析和试验研究对应的节点应力分布规律基本吻合;十字板和焊接空心球相贯部位板肋自由端焊缝球面焊趾处为最不利位置,即热点所在;热点应力集中系数影响因素中球壁厚、球外径、十字板宽、十字板厚为主要因素,其中空心球壁厚对应力集中的影响最为显著,其余5种因素为次要因素。