无屈服台阶钢管混凝土(CFST)四肢格构柱轴压试验

为了对无屈服台阶钢管混凝土(CFST)四肢格构柱构件的变形及受力特征进行分析,进行了2根无屈服台阶钢管混凝土(CFST)四肢格构柱的轴压试验.该试验在5 000 kN压力试验机上进行.试验结果表明:无屈服台阶钢管混凝土(CFST)轴压四肢格构柱破坏形态为剪切破坏.其破坏前有较明显的征兆,属于延性破坏范畴;轴压四肢格构柱轴压破坏时多处肢柱部位被拉裂,这些部位都位于缀管与肢柱的焊接连接处,由此判断这些部位为构件的薄弱部位.在整个受压过程中斜缀管和平缀管的受力都较小且都处在弹性阶段,说明缀管的用量可能偏大,应该对缀管的用量进行优化.

四肢方圆钢管混凝土格构柱低周反复加载试验研究

完成2个四肢方钢管混凝土格构柱和1个四肢圆钢管混凝土格构柱的低周反复加载试验。为研究方、圆钢管混凝土格构柱的破坏特征、抗震性能及更好的分析两种不同柱肢截面形式构件的抗震性能差异,各试件的尺寸采用等材料原则确定。试验结果表明:1缀管与柱肢的连接被撕裂是钢管混凝土格构柱的主要破坏形态;2方、圆钢管混凝土格构柱均有良好的综合抗震性能;3与方钢管混凝土格构柱相比,各试件的强度及延性相差不大,但圆钢管混凝土明显具有高的耗能能力及更小的刚度退化。最后,对方、圆钢管混凝土格构柱的合理应用进行探讨。

平缀管式钢管混凝土格构柱拟动力试验研究

在平缀管式钢管混凝土格构柱拟静力试验研究的基础上,进行了2个1∶8缩尺模型的拟动力试验,分别采用2008年汶川大地震和1995年日本阪神大地震的地震动时程记录作为输入地震波,研究在不同强度地震和主余震作用下此类结构的变形、强度、刚度、耗能等抗震性能。研究结果表明:平缀管式钢管混凝土格构柱具有良好的抗震性能,在8度多遇、基本、罕遇、极罕遇地震作用下,结构处于弹性工作状态;在9度罕遇地震作用下,钢管混凝土柱肢发生屈服,结构进入弹塑性工作状态;随着地震动峰值加速度的增加,柱底钢管应变急剧增加,柱顶最大响应位移非线性增长;直至试验加载结束,柱肢底部塑性铰区域未形成屈服环,结构无明显破坏。主余震作用加剧了结构的累积损伤,结构的刚度退化现象比较明显,在经历1次9度罕遇主震和2次同等强度的余震作用后,结构弹性阶段刚度相比初始弹性刚度减小约50.0%,最大位移增大约41%。通过钢管混凝土格构柱在各地震工况下的强度与变形的验算,进一步表明此类结构具有足够的强度储备和良好的变形能力,在经历多次强震后仍能保持一定的承载能力,在我国高烈度地区的桥梁工程中具有极大的应用前景。

四肢钢管混凝土格构柱极限承载力试验研究

进行共计22根四肢钢管混凝土格构柱的极限承载力试验,试验参数为长细比和偏心率。介绍试验过程和试件的破坏形态,对试件的荷载-挠度曲线、极限承载力及组成构件的受力等进行了分析。试验结果表明,格构柱的柱肢以受压为主,缀管受力较小且处于弹性阶段。近载侧柱肢在试件进入非线性后紧箍效应开始发生作用且不断增大。格构柱破坏时有较明显的面内弯曲,属整体破坏。随着长细比和偏心率的增大,构件整体侧向挠度增大、极限承载力降低。长细比和偏心率对极限承载力的影响基本上是独立的,格构柱总体承载力的折减系数可采用分离的偏心率折减系数和长细比折减系数相乘来计算。研究结果表明,偏心率折减系数可采用与单圆管钢管混凝土偏压柱相似的公式计算;长细比折减系数计算中,换算长细比可应采用简化的放大系数法。

变截面钢管混凝土格构柱轴压极限承载力

变截面钢管混凝土格构柱的轴压试验结果表明,随着试件高度的增大和柱肢坡度的减小,其极限荷载逐渐降低。基于上述规律,在等截面钢管混凝土格构柱计算框架的基础上,研究了变截面钢管混凝土格构柱轴压极限承载力的计算方法。提出变截面钢管混凝土格构柱等效长度的概念和等效长度法的计算公式,其承载力计算结果与试验结果吻合良好。最后在有限元数值分析验证的基础上,给出适合工程应用的四肢变截面钢管混凝土格构柱轴压极限承载力的实用算法,为钢管混凝土设计规程的进一步完善提供参考。

V型缀管钢管混凝土格构柱极限承载力试验

目的对钢管混凝土之间采用V型钢管连接的格构柱进行试验研究,探讨V型缀管钢管混凝土格构柱承载能力及其实用算法.方法采用柱轴压和偏压试验研究,对不同长细比和偏心率的格构柱进行承载力试验,建立经过验证的有限元模型,确定格构柱承载力的双参数计算方法.结果斜缀管为压弯受力或拉弯受力且受力较大;柱肢之间受力有一定差别;随着长细比的增加,试件由分肢屈曲向整体失稳转变.长细比较小的试件其承载力应进行单肢承载力验算.结论V型缀管格构柱存在相关屈曲的问题,得到了V型缀管钢管混凝土格构柱考虑偏心率折减系数和稳定系数的极限承载力计算方法.

钢管混凝土哑铃型截面计算模式分析

针对钢管混凝土哑铃型截面的构造特点,视截面中的钢管、管内混凝土、腹板以及腹腔内混凝土为普通空间梁单元,利用平截面假定和主从节点形成的转换矩阵,将各个普通空间梁单元集合成空间组合梁单元。应用Fortran语言编制了钢管混凝土哑铃型截面拱计算程序。算例结果表明,钢管混凝土哑铃型截面拱肋中钢管及管内混凝土主要承受轴向力,弯矩很小。进一步提出用于哑铃型截面上下肢钢管混凝土轴向力计算的格构柱法修正公式,修正后的计算结果与算例吻合良好。

套环四肢钢管混凝土格构柱轴心受压承载力试验研究

套环四肢钢管混凝土格构柱(简称套环格构柱)适用于村镇化装配式低层建筑中,其运输、安装和维护方便,为探究其受力性能,设计制作了10个套环格构柱进行了轴心受压试验,分析了套环与柱肢钢管间的间隙处理方式、缀条连接方式和长细比变化等因素对套环格构柱承载力的影响,与普通轴心受压格构柱的承载力设计计算公式比较,提出了轴心受压套环格构柱承载力计算公式,可供设计参考。

钢管混凝土格构式高墩连续弯梁桥地震响应及参数分析

钢管混凝土格构式高墩连续弯梁桥是强震区高速公路的新兴桥型之一。本文依托四川干海子特大桥实际工程,以梁墩刚度比、曲率半径、缀管布置形式以及有无减隔震装置为设计参数,应用Midas Civil有限元软件构造了26座三跨对称曲线连续梁桥计算模型,对E1地震作用下钢管混凝土组合桁梁和格构墩主要控制截面处的弯矩、扭矩、墩顶位移、位移率等地震响应值进行对比分析,探讨了各设计参数对钢管混凝土格构式高墩连续弯梁桥的影响规律和抗震适用性,给出了建议的参数适用取值范围,并对干海子大桥第一联结构进行了优化验证。该研究结论可为同类桥梁抗震优化设计提供理论支撑,提高结构安全度,同时也为钢管混凝土组合结构桥梁的抗震设计规程修编提供参考和借鉴。

钢管混凝土格构柱极限承载力实用计算公式

在理论分析基础上,提出钢管混凝土格构柱长细比折减系数计算模型及等效长细比计算公式,并改进等效长细比计算公式。同时,利用数值计算方法对不同混凝土强度、钢材强度、缀条横截面积、缀条布置形式、偏心率、长细比的钢管混凝土格构柱构件的承载力进行仿真计算,并在改进的等效长细比基础上,分析它们对长细比折减系数的影响。结合数值计算结果及长细比折减系数计算模型,提出长细比折减系数计算公式。利用本文提出的长细比折减系数计算公式及规程CECS28:90中双系数乘积公式对构件极限承载力进行计算,并与数值计算结果及试验结果进行比较。研究结果表明:在改进的等效长细比基础上,混凝土强度、钢材强度、缀条横截面积、缀条布置形式对长细比折减系数的影响很小,可以忽略;3种计算方法计算结果吻合良好,验证了本文提出的长细比折减系数计算公式的正确性。

罕遇地震下钢管混凝土格构式高墩连续梁桥抗震简化分析方法研究

以干海子特大桥为工程背景,运用Midas Civil有限元软件建立钢管混凝土格构式高墩连续梁桥计算模型。分别采用弹性及弹塑性法对该类梁桥进行罕遇地震下地震响应时程分析对比,发现两种不同的计算方法下其桥墩控制截面处的位移、弯矩振型曲线图较为一致;在此基础上提出了罕遇地震下该类梁桥的"等效弹性法"简化计算法,并分别从不同的地震波、设防烈度和加速度峰值对算法验证。结果表明,等效弹性法与弹塑性纤维法计算结果数值吻合良好。该研究成果可有效提高工程抗震设计计算效率,同时也为该类结构体系的抗震设计规范提供了参考依据。

变截面平缀管式钢管混凝土格构柱的抗震性能

应用OpenSEES通用程序建立变截面平缀管式钢管混凝土格构柱有限元模型,试件的分析结果与拟静力试验结果吻合良好。以柱肢坡度为计算参数,对四肢变截面平缀管式钢管混凝土格构柱开展抗震性能研究,探讨了构件的耗能能力、骨架曲线、结构延性、刚度退化等方面的受力性能和规律,并与等截面钢管混凝土格构柱进行对比研究。在此基础上进一步分析了轴压比、试件高度(长细比)、平缀管竖向间距、柱肢含钢率、支主管管径比、钢材屈服强度、混凝土强度等参数对变截面平缀管式钢管混凝土格构柱抗震性能的影响,为钢管混凝土计算理论的进一步完善和变截面钢管混凝土格构式桥墩的工程应用提供参考。

钢管混凝土格构柱墩抗震性能研究综述

简要介绍了国内外钢管混凝土格构柱墩的工程应用概况,总结了钢管混凝土格构柱抗震性能的试验研究、有限元分析、恢复力模型计算方法等研究现状及其成果,分析了各主要参数的影响规律,并以干海子大桥的四肢钢管混凝土格构墩工程为例,建立变截面钢管混凝土格构柱有限元模型,分析、比较了柱肢坡度、柱高、轴压比等参数对构件滞回性能影响规律。最后,对该专项研究提出若干建议。

竖向均布荷载作用下四肢钢管混凝土格构柱力学性能分析

针对竖向均布荷载作用下四肢钢管混凝土格构柱的力学性能,进行了非线性数值模拟,利用该模型,分析了四肢钢管混凝土格构柱的破坏形态及核心混凝土强度等级、钢材等级、钢管壁厚、长径比等因素对构件受力性能的影响,分析结果与试验数据吻合较好,为工程设计提供参考依据.

某重型工业厂房结构选型分析和应用

结合工程实例,对于典型重型工业厂房的结构设计选型进行分析。通过模型计算,比较了钢格构工字柱、4管钢管混凝土柱和2管钢管混凝土柱3种柱系统的结构性能和经济指标,最后确定采用2管钢管混凝土柱。简洁的钢管混凝土体系增加了厂房有效使用面积,综合效益明显。

平缀管式等截面钢管混凝土格构柱抗震性能试验与有限元分析

为研究低周反复荷载下平缀管式等截面钢管混凝土格构柱的抗震性能,进行共计7根试件的拟静力试验,重点考察不同柱肢混凝土强度、柱肢纵向间距、缀管竖向间距对此类构件刚度、强度和延性的影响。同时,基于Open Sees平台建立了采用纤维单元的有限元计算模型,对此类钢管混凝土格构柱试件的滞回性能进行数值模拟,模拟结果与试验数据吻合良好。通过对试件破坏过程、荷载位移滞回曲线和骨架曲线等结果的分析表明:钢管混凝土格构柱试件具有良好的抗震性能,破坏形态均以整体压弯破坏为主,得到的水平荷载-位移滞回曲线饱满无捏缩;柱肢混凝土强度主要影响格构柱的承载力,随着混凝土强度等级从C40增加到C60,试件的承载力提高了5.7%;柱肢纵向间距由250 mm加大到650 mm,试件的承载力和位移延性系数分别提高了14.5%和6.8%;缀管竖向间距由200 mm增加到313 mm,试件的承载力和位移延性系数分别降低了12.9%和12.0%。

钢管混凝土偏压格构柱长细比影响试验研究

进行了钢管混凝土格构柱偏心受压试验,试验参数为长细比。介绍了试验的情况和过程,对柱肢钢管纵向应变、环向应变、缀管的纵向应变等进行了分析。研究结果表明,随长细比的增加,钢管混凝土格构柱的极限承载力逐渐降低。柱肢以受轴压为主,属于小偏压构件。近载侧的柱肢在试件进入非线性后紧箍效应开始发生作用。缀管的受力较小且都处在弹性阶段。受缀管的影响,节点处柱肢钢管环向应变很大,它是引起柱肢钢管撕裂从而导致试件破坏的主要原因。

平缀管式等截面钢管混凝土格构柱荷载-位移骨架曲线计算方法

基于平缀管式等截面钢管混凝土格构柱在水平低周往复荷载作用下的拟静力试验结果,采用Open Sees建立纤维单元杆系计算模型,对影响此类结构水平荷载-位移骨架曲线的主要因素进行参数分析。采用三折线简化模型模拟水平荷载-位移骨架曲线,通过理论推导或数据统计分析得到了平缀管式等截面钢管混凝土格构柱相关骨架曲线控制参数的简化计算公式,包括:考虑柱肢与缀管剪切变形的弹性阶段刚度的计算公式;基于塑性铰破坏并考虑轴力-弯矩相关曲线的水平峰值荷载的计算公式;基于数据统计分析并考虑实际工程需要的位移延性系数的峰值位移与极限位移的简化计算公式。与拟静力试验、有限元参数分析以及模拟实际结构尺寸扩大参数分析的结果进行的比较表明,三折线简化模型可以有效地模拟平缀管式等截面钢管混凝土格构柱的骨架曲线,相关骨架曲线控制参数的简化计算公式具有较高精度。

钢管混凝土格构柱偏心受压面内极限承载力分析

应用钢管混凝土结构设计规程,对钢管混凝土格构柱偏心受压试件进行面内整体承载力计算。计算结果与试验值相差较大。规程在计算换算长细比时采用加法来考虑剪切变形的影响,对于长细比较小的构件,将过度考虑剪切变形对承载力的不利影响,且出现承载力几乎不随构件长细比的变化而变化的不合理现象。在借鉴国外钢格构柱计算方法的基础上,提出采用放大系数法来计算钢管混凝土格构柱的换算长细比,所得极限承载力与试验值吻合良好。

钢管混凝土组合格构柱的弯曲性能

钢管混凝土格构柱正成为一种新型的桥墩结构,为全面了解其力学性能,研究钢管混凝土组合格构柱的弯曲性能,以指导工程应用。以大跨连续刚构桥的高墩为研究对象,进行缩尺模型的弯曲破坏试验,并采用有限元程序ANSYS进行全过程模拟。试验结果表明:结构的弯曲变形分为弹性阶段、弹塑性阶段、塑性阶段、下降段4个阶段,结构具有良好的塑性变形性能和整体工作性能,在极限荷载作用下,发生典型的延性破坏;组合截面在开裂前,基本符合平截面假定,组合截面在开裂后,不符合平截面假定;提出了抗弯极限承载力较为精确的有限元计算方法;参数影响分析表明,结构的抗弯极限承载力与钢管强度和截面高宽比呈等比例增长,受内填混凝土强度影响较小。