复式钢管混凝土偏压柱试验

通过对9个不同尺寸和壁厚的内圆外方的复式钢管混凝土柱试件(其中内(圆)增强方钢管混凝土试件6个,方中空夹层钢管混凝土试件3个),进行偏压试验得到极限承载力和荷载-变形曲线。试验表明,对内(圆)增强方钢管混凝土,内置圆钢管的存在能够对偏压方钢管内核心混凝土起增强作用,且这种增强作用随着圆管管径的增大愈加明显;对于方中空夹层复式钢管混凝土偏压短柱,随着圆钢管管径的增加,其承载力降低的程度愈大。

改进贴板加强的钢管受弯连接节点试验研究

由于国家游泳中心多面体空间刚架的杆件与节点之间采用全熔透的对接焊缝连接,为避免焊缝脆性破坏先于钢材破坏,实现"强节点弱构件"的设计思想,确保结构具有良好的延性,有必要对焊缝连接节点进行适当加强。采用低周反复加载方法对改进贴板加强的方钢管及圆钢管杆端受弯连接节点进行试验研究。改进的贴板加强方式对4面围焊的矩形贴板作了两方面的改进:贴板形状由矩形改为下部矩形、上部梯形的形式;取消贴板前端的焊缝,由4面围焊改为3面围焊。研究表明,改进贴板加强方式可有效减少由于焊接引起的母材材性改变所带来的不利影响,节点的破坏形式则由钢材拉裂改变为钢管的局部压曲,节点的耗能能力更强、延性更好。

内(圆)钢管增强方钢管混凝土偏压柱极限承载力分析数值方法

根据数值积分方法对内 (圆 )钢管增强的方钢管混凝土偏压柱压弯过程进行了数值模拟 ,并对其极限承载力进行了计算 .在大量试算的基础上 ,分析了含钢率、偏心距和长细比等因素对极限承载力的影响 .最后 ,将所计算的内 (圆 )钢管增强的方钢管混凝土偏压柱极限承载力的结果与已有的纯方钢管混凝土偏压柱的试验结果进行了对比 ,表明内 (圆 )

内配圆钢管的圆钢管混凝土构件耐撞性能分析

内配圆钢管的圆钢管混凝土是一种新型复合形式的组合构件,由圆钢管混凝土内部配置同心位置的圆管,并在内部圆管的内外两侧均浇筑混凝土而形成的构件。基于有限元软件ABAQUS对内配圆钢管的圆钢管混凝土构件在低速横向撞击作用下的耐撞性能进行了数值模拟,数值结果与其他研究者完成的钢管混凝土、中空夹层钢管混凝土试件的撞击试验数据进行了对比,验证了模型的正确性。采用该模型分析了此类组合构件在横向撞击作用下的动力响应全过程及其典型破坏模态,对影响其耐撞性能的主要影响参数进行了分析,初步得出了各主要影响参数对此类组合构件耐撞性能的影响。参数分析结果表明,提高外钢管的强度及含钢率可以有效地改善该构件的耐撞性能,而混凝土强度的变化对构件耐撞性能的影响很小;增强构件两端的支座约束,可以增强构件的耐撞性能;构件的内外径之比为0.6～0.8时,构件具有较好的耐撞性能。

内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土偏压短柱试验

目的研究内置CFRP圆管的方钢管钢管高强混凝土试件受力特点,解决方钢管混凝土构件在实际工程中的缺陷问题.方法利用PVC管为模管缠制CFRP圆管后,将其内置于方钢管之中并浇筑高强混凝土,待养护期后在500 N压力机上进行偏压试验并对所得试验结果进行计算分析.绘制了荷载-应变等曲线分析了组合材料的协同工作性能;总结偏压荷载作用下组合材料泊松比的变化规律.结果偏心率越大,试件承载力越小.平均偏心率增加7.5%,试件承载力下降20%;含钢率越大试件承载力越大,平均钢管增厚1 mm,试件承载力增加13.6%;CFRP平均增加一层,试件承载力提高约10%.此种新型组合试件同普通钢管混凝土试件相同存在大小偏压,其界限偏心率为0.3.结论CFRP材料强度很高但延性较差.可见该组合试件较好的符合平截面假定.同一偏心率的构件在各级荷载作用下,其中和轴位置基本在同一个微小范围内向加载一侧移动,而且随着偏心率的增大,中和轴位置不断靠近受压一侧.

内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土中长柱轴压性能试验

目的研究内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土的可行性和必要性,并指出内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土应用于建筑物的竖向承重构件中所具有的优越性.方法通过对7根内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土柱和5根方钢管高强混凝土柱承载力的对比试验,探讨了在相同宽度厚度比的情况下,3种CFRP层数和5种长细比对内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土柱承载力的影响.结果CFRP圆管对构件的承载力的有显著提高,内置一层CFRP管承载力增长5%左右,二层增加12%左右;随着长细比的增加,内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土构件承载力有减小的趋势.结论通过对应变曲线的分析得出宽厚比和CFRP参数的最优组合为2层.

圆CFRP-钢管混凝土偏压构件的静力性能研究

目的了解圆CFRP-钢管混凝土偏压构件的静力性能,为理论计算提供依据.方法以12根圆CFRP-钢管混凝土偏压构件的静力试验为基础,对其展开理论分析.结果发现从加载之初直到最大承载力,钢管和CFRP筒在纵向和环向都可以协同工作,环向应变沿构件截面周边分布不均匀;纵向受压最大点的钢管存在内力重分布过程:在加载初始阶段,钢管以承受纵向压力为主,进入屈服阶段后,钢管以承受环向拉力为主;纵向受拉最大点的钢管对核心混凝土没有套箍作用.结论从加载之初直到最大承载力,沿截面高度的钢管纵向应变分布符合平截面假定;在其他参数相同的情况下,侧向挠度随着偏心距或构件长度的增大而增大;在其他条件相同的情况下,同一载荷下的纵向应变随着偏心距或试件长度的增大而增大,但达到屈服载荷时的纵向应变值却十分接近.

外方内圆钢管混凝土轴压承载力计算方法

考虑内外钢管对核心混凝土的双层约束作用以及钢管因环向受拉导致纵向应力降低的影响,对内圆钢管增强方钢管混凝土组合柱的核心混凝土和内外薄壁钢管的轴向极限应力分别进行了理论分析。利用双剪统一强度理论和薄壁圆筒理论计算了钢管的轴压承载力及混凝土在三向受压状态下的轴压承载力,并通过分析内圆钢管径厚比和直径的变化对组合柱轴压承载力的影响,将内圆钢管增强方钢管混凝土的承载力与试验中纯方钢管混凝土柱进行了比较。结果表明:所得组合柱的轴压承载力与文献的试验结果吻合较好;内圆钢管对方钢管混凝土柱的增强作用主要体现在有效增强对核心混凝土的约束作用,大大提高了组合柱的力学性能。

内配圆钢管的SRC轴心受压短柱的力学性能

在合理选取钢材和混凝土本构模型的基础上,利用ABAQUS软件建立了内配圆钢管的SRC轴压短柱力学性能分析模型,对其在轴压荷载下的荷载-变形关系全过程曲线、典型破坏形态、荷载分配及承载力进行了较全面的分析。结果表明:钢管外箍筋约束混凝土和钢管约束核心混凝土在轴压荷载作用下最先进入塑性阶段,接着钢管外箍筋约束混凝土达到极限承载能力,外围钢筋混凝土相对内部钢管混凝土承担更多的荷载。钢管内混凝土强度、钢管外混凝土强度、钢管屈服强度、截面含钢管率、纵筋配筋率、体积配箍率和位置系数是影响内配圆钢管的SRC轴压短柱承载力的主要因素。分析结果可为相关工程应用提供参考。

内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土长柱轴压性能试验

为了研究内置碳纤维复合材料(CFRP)圆管的方钢管高强混凝土长柱的力学性能,对4根内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土柱和4根方钢管高强混凝土柱进行了承载力对比试验研究,绘制了荷载-变形曲线,并对内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压长柱的力学性能进行了全过程分析。结果表明:在含钢率相同的条件下,随着长宽比的增大,相同CFRP层数的方钢管高强混凝土柱承载力有所降低;随着CFRP层数的增加,在长宽比相同的情况下,方钢管高强混凝土柱承载力有显著提高;对核心混凝土的约束效应增加,延缓了构件的屈服时间;CFRP层数对试件的承载力影响更为显著。

内(圆)钢管增强方钢管混凝土偏压柱温度场分析及耐火极限计算

采用有限元和数值积分方法对内 (圆 )钢管增强方钢管混凝土柱在火灾下的温度场和耐火极限进行了分析和计算 ,讨论了各类参数对高温下内 (圆 )钢管增强方钢管混凝土柱的耐火性能的影响 ,并对其工程应用进行了展望。表明内 (圆 )钢管增强方钢管混凝土柱的耐火性能是明显的。

圆形截面钢管钢筋混凝土构件承载力的计算

对8个圆形截面钢管钢筋混凝土构件进行了轴心受压和偏心受压试验,采用有限元法和纤维模型法对构件承载力进行了计算,提出了圆形截面钢管钢筋混凝土构件承载力的简化计算方法。研究表明,圆形截面钢管钢筋混凝土具有与钢管混凝土和钢筋混凝土相同的特点,按有限元法计算的构件承载力偏小,而按纤维模型法计算的构件承载力与试验结果符合较好。圆形截面钢管钢筋混凝土构件的承载力可通过将钢管视为普通钢筋,将混凝土视为钢管约束混凝土的双层钢筋约束混凝土构件,采用圆形截面钢筋混凝土构件承载力的计算方法进行简化计算。按简化方法计算的圆形截面钢管钢筋混凝土构件的承载力也与试验结果符合较好。

钢管-钢骨混凝土抗弯承载力计算方法

为了促进钢管-钢骨混凝土组合构件在工程实践中的应用,对配置工字形和十字形两种钢骨之构件的受弯承载力进行了研究,采用极限状态的叠加原理推导了两种截面的抗弯承载力计算公式,并通过与文献的试验结果比较,验证了公式的正确性。为了有利于工程上的应用,从经济角度出发,进行了两种截面形式的抗弯承载力比较,得出在用钢量相同的情况下,工形截面的抗弯能力强,从而给工程设计提供了理论依据。

内置CFRP圆管的方钢管混凝土中长柱偏压试验

通过对10根内置碳纤维复合材料(CFRP)圆管的方钢管高强混凝土柱和4根方钢管高强混凝土柱的承载力进行对比试验,分析了CFRP含量、偏心距和长细比等参数对试件性能的影响。结果表明:在长细比相同的条件下,随着偏心距的增大,相同CFRP含量的方钢管高强混凝土柱承载力降低;在长细比和偏心距相同的情况下,随着CFRP含量的增加,方钢管高强混凝土柱承载力有显著提高,对核心混凝土约束效应增加,增强了构件的延性;随着长细比的增大,相同CFRP含量和相同偏心距的方钢管高强混凝土柱承载力降低。试验结果为进一步分析和推导承载力公式打下了基础。

内置CFRP圆管方钢管高强混凝土纯弯构件力学性能的试验

目的了解内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土纯弯构件的静力性能，研究不同CFRP配置率和含钢率对纯弯构件的承载能力的影响．方法对5个内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土纯弯构件和3个方钢管高强混凝土纯弯构件进行静力试验，分析试验结果，绘制荷载-跨中挠度曲线，钢管碳纤维P-ε曲线．结果受弯构件内置了CFRP圆管约束内部核心混凝土后，有效地改善了该构件的力学性能（承载力提高率可提高10％左右、延性提高5％-12％）；试件的荷载跨中挠度全过程曲线可分为弹性阶段、弹塑性阶段、强化段．结论内置CFRP圆管可有效地改善方钢管高强混凝土纯弯构件的力学性能．

内配圆钢管的SRC短柱耐火极限分析

建立了四周受火的内配圆钢管SRC短柱抗火分析有限元模型,采用大量耐火试验数据验证模型的合理性,对不同荷载比、截面周长、长细比、荷载偏心率及含钢率共115种工况下耐火极限进行参数分析,得到了内配圆钢管SRC短柱耐火极限的主要影响参数及其影响规律,在此基础上,回归出内配圆钢管SRC短柱耐火极限简化计算公式。研究结果表明:影响内配圆钢管SRC短柱耐火极限数值的重要因素有荷载比、截面周长和长细比,具体表现为耐火极限与截面尺寸呈正相关,与荷载比和长细比呈负相关;该耐火极限简化计算公式可供实际工程参考。

往复荷载作用下外方内圆复合钢管混凝土柱工作机理研究

为研究往复荷载作用下外方内圆复合钢管混凝土柱的工作机理,建立了外方内圆复合钢管混凝土柱的有限元模型并进行计算分析,将计算结果与试验结果进行比较。在此基础上,分析了混凝土损伤设置与否的影响,比较了复合钢管混凝土柱、中空夹层钢管混凝土柱、普通钢管混凝土柱、空钢管柱的滞回性能,包括滞回曲线、骨架曲线、延性、刚度和耗能等,分析了不同阶段混凝土的应力状态。研究结果表明:有限元计算的破坏形态、滞回曲线结果与试验结果吻合较好,往复荷载作用下外方内圆复合钢管混凝土柱的计算必须合理考虑混凝土材料的损伤;与其他类型柱相比,外方内圆复合钢管混凝土柱的滞回曲线饱满,其极限承载力、延性、刚度、累积滞回耗能等性能更为优越。

内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压中长柱极限承载力研究

根据内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土的特点,通过引入混凝土强度折减系数和等效约束折减系数,将内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土等效为内置CFRP圆管的圆钢管高强混凝土。进而,在统一强度理论的基础上,推导出内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压构件的强度承载力。通过引入整体稳定系数,推导出内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压中长柱的稳定极限承载力公式。将该公式的计算结果与试验结果进行了比较,结果表明该理论公式是正确可行的。理论公式以期能为工程应用提供帮助。

施工初应力作用下内配十字形型钢的圆钢管混凝土轴压短柱力学性能分析

利用ABAQUS有限元软件分别建立考虑外钢管施工初应力和同时考虑钢管与型钢施工初应力的内配十字形型钢圆钢管混凝土轴压短柱数值模型,并对建模方法进行验证。计算施工初应力存在时内配型钢钢管混凝土轴压短柱的荷载-位移全过程曲线及其各部件的承载力分配曲线,并分析混凝土与钢管、混凝土与型钢的接触应力及应力发展状态。最后对初应力系数、构件长细比、钢管和型钢的含钢率、钢管和型钢的屈服强度以及混凝土的抗压强度等因素进行了参数分析。结果表明:考虑外钢管施工初应力对内配型钢钢管混凝土轴压构件力学性能的影响规律与其对钢管混凝土轴压构件力学性能的影响规律基本一致;外钢管和型钢施工初应力的同时存在使混凝土与钢管、型钢的相互作用时间延迟,减弱钢管对混凝土的套箍作用和混凝土对型钢的局部约束,使组合构件提前进入弹塑性阶段并扩大此阶段的范围,导致组合柱极限承载力随着初应力值的增大逐渐减小;构件长细比对轴压短柱的承载力影响系数有显著影响。

外方内圆复合钢管混凝土抗弯性能及承载力实用计算

对外方内圆复合钢管混凝土的纯弯力学性能进行了有限元模拟,计算结果得到试验结果的验证。在此基础上,进行了荷载-变形全过程受力分析和影响因素分析,基于钢管混凝土简单叠加方法,引入组合提高系数,提出了外方内圆复合钢管混凝土抗弯承载力实用计算公式。研究结果表明,外方内圆复合钢管混凝土抗弯承载力比简单叠加结果大,其组合提高系数的主要影响因数是外管屈服强度、夹层混凝土抗压强度和内外管尺寸比,且该系数随着外管屈服强度的增加、内外管尺寸比的增加而增加,随着夹层混凝土抗压强度的降低而增加;抗弯承载力简化计算结果与实测结果和有限元结果吻合良好,且总体稍偏于安全。