配筋空心圆钢管高强混凝土轴压短柱工作机理分析

目的 提出一种配筋空心圆钢管高强混凝土新型组合柱,分析其在轴向荷载作用下的工作机理,以解决空心钢管混凝土柱空心率较大和延性差等问题。方法 对配筋空心圆钢管高强混凝土短柱进行轴压试验,利用ABAQUS有限元分析软件建立组合柱的有限元模型,以试验结果验证有限元模型的准确性。对组合柱的受力工作机理进行分析,重点研究其在轴向荷载作用下的受力过程、各组分分担内力比例和应力状态。结果 与空心圆钢管高强混凝土柱相比,未配置普通钢筋的试件峰值承载力提升了6.37%、DI提高了6.64%、SI提高了3.59%,配置普通钢筋的试件峰值承载力提升了13.31%、DI提高了8.12%、SI提高了5.68%。整个受力过程中,管柱混凝土和夹层混凝土承载的内力比例分别为36.2%~39.7%和29.0%~30.6%。结论 配置普通钢筋的试件具有更高的承载能力和延性能力;夹层混凝土和管柱混凝土在加载过程中为主要受力组分;钢筋在加载前期基本不承担内力,进入塑性强化阶段才开始发挥作用。

配筋空心方钢管高强混凝土纯弯构件受力性能有限元分析

目的 研究配筋空心钢管高强混凝土构件的抗弯性能,推动其在建筑结构中的应用。方法 采用有限元分析软件ABAQUS建立配筋空心钢管混凝土构件有限元模型,在验证模型准确的基础上,分析构件的受力全过程及钢材屈服强度、混凝土抗压强度、钢管壁厚、钢筋直径、普通钢筋数量对构件受弯性能的影响。结果 纯弯试件在荷载作用下受力过程可分为3个阶段:弹性阶段、弹塑性阶段和强化阶段;试件破坏形态均为受弯破坏,表现出较好地延性。结论 组合构件在弯矩作用下可以很好地协同工作;钢材屈服强度和钢管壁厚的增加对构件承载力的提高影响最显著,建议配置普通钢筋数量在6~8根为最优。

声源音色辨识技术在钢管混凝土检测中的应用

在人耳识别的基础上,采集同尺寸,不同工况、类型的钢管混凝土锤击声,模拟人耳识别的原理提取音色特征值,进而准确识别钢管混凝土有无空洞缺陷。通过在钢管混凝土中提前植入空洞,采集信号且引入锤击声导纳,并与密实钢管混凝土的进行对比。结果表明,锤击声导纳中提取的mfcc10max特征值能很好地识别钢管混凝土中的空洞缺陷;当mfcc10max特征值大于-0.4,均值大于-0.23时,即可初步判定锤击位置存在空洞或脱空缺陷;密实钢管混凝土锤击声导纳中mfcc10max特征值小于-0.5,均值为-0.72。最后将此技术和指标应用在塔楼混凝土结构空洞检测中,结果证明该方法适用性较好。利用具体指标和数值对钢管混凝土中空洞识别进行定量化,提高了识别精度,为后续现场钢管混凝土结构中的空洞缺陷识别提供了强有力的基础。

中空夹层钢管混凝土柱外钢管轴压局部失稳的简化计算模型

轴压作用下中空夹层钢管混凝土短柱的外钢管失稳临界应力计算公式还不够完善。分析认为,中空夹层钢管混凝土短柱的外钢管与实心钢管混凝土短柱的外钢管受力情况基本相同。因此,基于张耀春等的理论模型研究了中空夹层钢管混凝土短柱外钢管的局部失稳。构件夹层混凝土与外钢管条形单元相互作用模型取为文克尔弹性地基上的长梁模型,进而可以利用文克尔弹性地基梁理论计算外钢管的弯曲波长λ。根据实际工程中的钢管厚度t与圆柱构件横截面半径r之比远小于1∶t/r?1的情况,和外钢管失稳波长约为弯曲波长λ,简化了张耀春等模型中的理论推导。类比该模型,推导得出中空夹层钢管混凝土短柱外钢管局部失稳临界应力简化计算公式。该简化计算模型中局部失稳波长与其他学者的试验数据对比,平均误差为7.7%,临界应力计算值的相对误差值为2.7%,表明该简化计算公式可行,可以为工程实践提供参考。

中空夹层钢管混凝土构件轴压性能有限元分析

为探明中空夹层钢管混凝土(CFDST)构件轴压性能的影响因素,在已有钢管混凝土柱轴压试验基础上,构建数值分析模型,开展长径比、空心率、内钢管壁厚、夹层混凝土抗压强度等参数对中空夹层钢管混凝土构件轴压性能的影响规律的研究。研究结果表明:研究参数范围内,轴压极限承载力随内钢管壁厚、夹层混凝土强度的增大,空心率、长径比的减小而增大。内钢管壁厚增大1 mm,轴压极限承载力提高2.9%~3.7%,承载力增长系数增大约0.7%;混凝土强度从C40增加到C90,圆截面试件轴压承载力增大了68%;方截面试件轴压承载力增大了53%;空心率每增大0.1,轴压极限承载力降低3.4%~8.7%,承载力增长系数减小约5%;圆截面试件长径比从2.2增大到7.2,承载力下降了3%。方截面试件长径比从2.2增大到5.7,承载力下降10%。长径比对构件的极限承载力影响,明显低于空心率、内钢管壁厚和内填混凝土强度对构件极限承载力的影响程度。随着试件长径比的增加,试件承载力峰值有所下降,但其承载力达到峰值时的位移量不断增大,表明构件延性有所提高。随内填混凝土强度的提高,试件的承载力峰值和达到峰值时的位移都有所提高,说明增大内填混凝土强度在提高钢管混凝土承载力的同时还能改善试件的延性性能。

FRP-混凝土-钢双壁空心柱的抗爆性能分析

纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer,FRP)-混凝土-钢双壁空心柱是一种新型混凝土组合柱,由外层FRP管、内层钢管及两管间填充的混凝土组成。针对FRP-混凝土-钢双壁空心柱在近场爆炸荷载下的抗爆性能进行了数值模拟。采用任意拉格朗日欧拉法(arbitrary Lagrangian Eulerian,ALE)进行建模,并基于已有的试验结果验证所建模型的准确性。利用验证后的数值模型,对爆炸冲击波传递过程、混凝土损伤发展、FRP管环向应变、爆炸后剩余力学性能以及参数进行了分析。结果表明,FRP管能有效约束爆炸区域内的夹层混凝土;爆炸后双壁空心柱的轴向承载力明显减小、轴向刚度明显下降;通过增加FRP管、钢管厚度,以及减小空心率能提高双壁空心柱的抗爆性能,其中前两项的影响更为显著。

钢管混凝土桁架新型节点试验研究

对6个圆形钢管节点板式节点和6个钢管混凝土节点板式节点进行了对比试验研究。试验结果表明:空钢管试件在达到极限荷载时,节点板下空钢管发生严重局部屈曲而丧失承载力;钢管混凝土节点则在节点板下只发生轻微局部屈曲现象,具有较高的承载力。相比之下,钢管混凝土的承载力明显高于空钢管的承载力,并具有更好的延性性能。在钢管混凝土桁架中采用节点板式节点可比相贯节点更加方便、可靠。

钢管混凝土结构施工阶段力学性能分析

钢管混凝土结构的空钢管是施工过程中的竖向支撑骨架 ,要承受相应的竖向施工荷载 ,在形成钢管混凝土结构之前 ,空钢管中具有一定的初始应力 ;在浇筑混凝土时 ,空钢管是模板 ,又要承受内部湿混凝土水平方向的静水压力。根据其施工特点 ,探讨了钢管混凝土结构两阶段设计的必要性和方法以及其施工阶段的设计及力学分析等相关问题 ,用有限单元法对钢管混凝土柱施工阶段的力学性能进行了分析 ,并对土木工程结构施工力学的研究思路进行了讨论。

往复荷载作用下矩形钢管混凝土构件力学性能的研究

以往 ,国内外学者对矩形钢管混凝土构件滞回性能的研究尚少见报道。本文以矩形钢管混凝土构件截面高宽比和轴压比为主要参数 ,进行了 3 0个构件滞回性能的实验研究。利用数值方法分析了矩形钢管混凝土构件的滞回性能 ,理论计算结果与实验结果吻合较好。利用数值方法 ,系统分析和考察了轴压比、长细比、含钢率、截面高宽比、钢材屈服强度和混凝土强度等参数对滞回曲线骨架线的影响规律 ,在此基础上 ,提出了矩形钢管混凝土构件弯矩 -曲率和P -Δ滞回关系模型 ,以及位移延性系数的简化计算方法。

空心率对空心钢管混凝土轴压短柱工作性能及承载力影响的研究

进行了55根各种截面的空心钢管混凝土轴心受压短柱试验,研究了不同截面参数情况下,空心钢管混凝土轴压短柱承载力性能变化,研究了空心率对平均应力与纵向应变性能的影响。研究结果表明:圆形截面试件的承载力高于其他类型截面的试件,试件空心率越小,试件的承载力越高,轴压曲线的弹塑性阶段越长,同时曲线的下降段越趋平缓,随着空心率的变化,短柱的轴压曲线呈系列化,上述结果体现了空心钢管混凝土结构的连续性。同时根据试验结果验证了空心钢管混凝土轴压短柱组合强度标准值的计算公式,计算值与试验值相比吻合良好,说明使用该公式计算空心钢管混凝土轴心受压短柱的承载力是可行的。

方中空夹层钢管混凝土纯弯力学性能研究

以空心率为变化参数 ,进行了 5个纯弯构件的试验研究 ,考察了方中空夹层钢管混凝土在纯弯状态下的力学性能。然后在确定钢和混凝土应力 -应变关系模型的基础上 ,采用数值方法对方中空夹层钢管混凝土纯弯构件进行理论分析 ,分析结果和试验结果吻合较好。最后提供了构件抗弯承载力和抗弯刚度的简化计算公式 ,可供有关工程实践参考。

铸钢节点的工程应用与研究

随着空间结构的发展,铸造工艺的提高,铸钢节点在我国得到了日益广泛的应用。本文介绍了铸钢节点的应用概况,研 究了该类型节点的特性、分类以及铸造工艺、并对铸钢节点的设计提出几点注意事项,同时还介绍了铸铜节点的试验概 况。

方钢管混凝土框架-钢板剪力墙结构抗震分析

将具有承载力高、耗能能力强等优点的非加劲薄钢板剪力墙用于抗震性能优越的方钢管混凝土框架中,形成一种新型组合结构体系,利用有限元对其进行模拟分析对推广应用尤为重要.通过OpenSees有限元软件设计并建立了方钢管混凝土框架-钢板剪力墙结构体系的分析模型,在校准模型的基础上,采用Pushover方法探讨结构的弹塑性发展过程、层间位移和层间剪力的分布规律.研究表明,框架与钢板剪力墙可以很好地协调工作,此类结构具有良好的延性;结合动力时程分析方法研究了不同地震动作用下结构的动力响应,计算得到的结构影响系数和位移放大系数,可为方钢管混凝土框架-钢板剪力墙体系基于性能的抗震设计提供一定参考.

空心普通和再生钢管混凝土柱抗震性能研究Ⅰ:试验与有限元研究

目前,空心钢管混凝土结构被大量应用和推广,但对其抗震性能的研究却比较少,制约了其在实际工程中的进一步应用。对空心普通和再生钢管混凝土柱的抗震性能进行了试验与有限元研究,首先介绍了3根空心圆钢管混凝土柱在定轴力和水平反复荷载作用下的滞回性能试验,分析了不同混凝土和空心率对试件耗能能力及位移延性等抗震性能的影响,研究表明再生混凝土构件的抗震性能要差于相应普通混凝土,而空心率越大,构件的延性和耗能能力越小。其次,采用有限元软件ABAQUS对空心钢管混凝土压弯构件的荷载-位移骨架曲线进行了大量数值计算,分析了各参数对构件骨架曲线及延性的影响。

主管内填混凝土对矩形钢管节点受力性能的影响

为研究主管内填混凝土对矩形钢管节点受力性能的影响,探讨主管内填混凝土矩形钢管节点的受力机理,对比分析了主管内填混凝土矩形钢管节点和空钢管节点的受压、受拉和受弯性能,结果表明主管内填混凝土能够改善节点的受力性能,显著提高矩形钢管受压节点的承载力,受压节点的破坏模式转变为横向局部承压破坏;对矩形钢管受拉节点承载力提高不明显,但提高了节点的刚度,改变节点的破坏模式;能够提高受弯节点的刚度和承载力,其破坏模式可采用支管受拉翼缘有效宽度模型.主管内填混凝土后矩形钢管节点的承载力可根据对应的破坏模式来计算.

铸钢节点的设计以及在工程中的应用

铸钢节点是我国钢结构中新兴的一种节点形式。通过对铸钢节点的研究,提出了铸钢节点的一般设计准则;分析了铸钢空心球管节点、铸钢相贯节点的特点,并给出了相应的设计方法;最后介绍了铸钢节点的质量控制与焊接,不仅可为即将编制的铸钢节点规范提供参考,而且对今后指导铸钢节点的设计具有积极作用。

深圳彩虹大桥设计与研究

深圳彩虹大桥是一座由钢管混凝土拱、预应力钢 混凝土空心叠合板组合梁、钢管混凝土组合桥墩构成的全钢 混凝土组合结构桥梁 ,在国内外属于首座。主跨 1 50m ,跨越深圳火车北站 2 9股道。设计构思新颖 ,造型优美 ,结构轻巧 ,抗风、抗震性能好 ,结构体系有所创新。体现了桥梁建筑与美学及环境的统一 ,实现了桥梁建设“轻型大跨、预制装配、快速施工、关注环境”

不锈钢管局部承压性能试验研究

为研究不锈钢管和不锈钢管混凝土构件的局部承压性能,采用静力性能试验方法,对26个不同边界条件、加载条件和方式、支承板宽度和高厚比的中空不锈钢管试件及8个内灌混凝土的不锈钢管试件的腹板屈曲性能进行试验,考察了不锈钢管在端部和内部集中荷载作用下的破坏模式,给出了荷载—位移曲线以及局部承压区域应变强度分布曲线,分析了边界条件、加载条件、支承板宽度、高厚比和内灌混凝土对不锈钢管局部承压极限承载力和延性的影响。试验结果表明:支承板宽度的增大能显著提高中空不锈钢管局部受压极限承载力;其他条件相同时,腹板名义高厚比为50的中空不锈钢管试件局部受压极限承载力均明显高于腹板名义高厚比为75的试件;腹板名义高厚比为50的中空不锈钢管试件的延性均明显低于腹板名义高厚比为75的试件;其他条件相同时,中空不锈钢管内部一侧翼缘加载(IG)的局部受压极限承载力最高,内部两侧翼缘加载(ITF)的局部受压极限承载力次之,端部一侧翼缘加载(EG)和端部两侧翼缘加载(ETF)的局部受压极限承载力最低;内灌混凝土对不锈钢管局部受压极限承载力提高非常显著。

空心钢管混凝土长柱轴压性能的试验研究

进行了11根圆形和正方形截面的空心钢管混凝土轴心受压长柱试验,研究了空心率、长细比和截面形式对空心钢管混凝土长柱承载力性能的影响,并对空心钢管混凝土轴压长柱的破坏形态进行了分析。分析结果表明,空心钢管混凝土长柱的破坏形态接近于空钢管长柱。同时在前人所做的轴压长柱试验数据基础上,进行了《薄壁离心钢管混凝土结构技术规程》(DL/T 5030-1996)与给出的空心钢管混凝土轴压长柱承载力计算公式的对比,表明给出的公式与试验结果吻合较好,说明使用该公式计算轴压长柱承载力是可行的。

空心钢管混凝土组合柱抗震性能研究

为研究水电站厂房空心钢管混凝土组合柱抗震性能,以新疆某水电站钢管混凝土厂房组合柱结构构造形式为例,应用有限元软件ADINA建立了矩形实心及空心钢管混凝土厂房组合柱结构三维有限元模型,探讨了自振特性,并通过时程分析方法研究不同空心率模型在地震动输入情况下钢管和内部核心混凝土的动应力、动位移响应。结果表明,矩形空心钢管混凝土组合柱比实心钢管混凝土组合柱的抗震性能更好。