螺旋箍筋约束钢管混凝土组合暗柱剪力墙抗震性能试验研究

研究以钢管等效代替约束边缘构件范围内的纵向受力钢筋,并在钢管外侧滚焊螺旋箍筋代替边缘构件箍筋的新型配置螺旋箍筋约束钢管混凝土组合暗柱的剪力墙结构的抗震性能.考虑高宽比、轴压比等参数设计制作新型配置螺旋箍筋约束组合暗柱的剪力墙与传统钢筋混凝土剪力墙进行低周反复荷载加载试验;分析了剪力墙的破坏形态、滞回性能、耗能能力、延性和刚度退化.研究结果表明:螺旋箍筋约束钢管混凝土组合暗柱对改善中高传统钢筋混凝土剪力墙承载能力和变形能力具有较好的效果,螺旋箍筋约束钢管混凝土组合暗柱的构造形式对耗散地震能量具有较好的作用.

钢管混凝土套箍机理及组合弹性模量的理论分析

应用弹性力学中的能量法和最小势能原理,对钢管混凝土进行了小变形下的弹性理论分析。导出了钢管混凝土柱在轴向压力作用下的套箍系数、组合轴压弹性模量的理论计算公式。分析结果表明:套箍系数不仅与核心混凝土的泊松比、横截面直径及单向受压时的弹性模量有关,而且还与钢管的泊松比、钢管径厚比及单向受压时的弹性模量有关。理论计算公式算得的结果与按照统一理论所得的结果相近。理论计算公式能够准确可靠地描述钢管混凝土构件在小变形下的弹性行为及套箍机理。

钢管混凝土梁在侧向冲击荷载作用下动力响应的试验研究和数值模拟

钢管混凝土构件和其他材料的结构构件一样,在役期间不可避免地要受到意外撞击,为了了解其破坏过程进而为结构设计提供理论依据,对套箍系数分别为1、1.15和1.9的两端简支钢管混凝土梁在不同侧向冲击能作用下的动力响应进行试验研究和仿真分析。动载试验在DHR-9401落锤式冲击实验机上进行,试验过程中通过力传感器和应变片记录冲击力时程曲线和试件特定位置的应变时程曲线,试验结束后测量试件整个跨度范围内的侧向位移,获得试件残余变形模态。利用ANSYS/LS-DYNA软件,采用PLASTIC-KINEMATIC和SOIL-CONCRETE材料模型分别模拟钢管和其核心混凝土材料,对试验过程进行数值模拟,得到的跨中挠度和冲击力时程曲线与试验结果非常一致,进而对试件的应变变化情况进行深入的研究,给出钢管混凝土试件的临界破坏状态。研究结果表明,套箍系数是影响构件临界破坏能量的一个最重要的因素,临界破坏能是套箍系数的二次函数。

侧向冲击载荷作用下钢管混凝土梁动力响应的实验和理论研究

该文中对套箍系数分别为1、1.15和1.9的两端简支钢管混凝土梁在侧向冲击载荷作用下的动力响应进行了实验和理论研究。动载试验在DHR-9401落锤式冲击实验机上进行,实验中得到了试件破坏模态和冲击力时程曲线等特征量。进而基于实验研究结果,并考虑撞击时局部变形的影响,建立了局部变形和整体变形的关系,推导出钢管混凝土梁在低速冲击下整体变形的计算公式,其结果与实验结果较为吻合,并为临界破坏冲击能的计算提供了方法。

钢管混凝土结构构件抗爆性能的试验研究

对建筑结构构件存在巨大潜在破坏危险的爆炸冲击现象,开展了钢管混凝土结构构件在爆炸荷载作用下的动力响应试验研究.以相同管径3种不同壁厚的钢管混凝土简支构件为试验对象,分别进行了3个不同药量的炸药起爆,测量了爆炸冲击波压力时程曲线、构件跨中底部的应变时程曲线及构件跨中的最终挠度,对爆炸作用力、套箍系数与构件变形的关系进行了分析.试验表明,提高构件的套箍系数及自振周期,能够提高构件的抗爆能力.

方形截面钢管混凝土套箍系数与延性指标的关系

对 12个方形截面钢管混凝土 (以下简称为方钢管混凝土 )轴向压缩的荷载 -变形关系进行了试验研究 ,考察了不同套箍系数下方钢管混凝土的延性指标 ,证明了钢管对核心混凝土约束的有效性。

基于统一理论的复式钢管混凝土轴压承载力计算

依据钢管混凝土统一理论,将其研究成果推广应用于复式钢管混凝土轴压强度计算中,分析了复式钢管混凝土轴压受力机理,考虑不同内外钢管截面形式,提出复式钢管混凝土等效套箍系数,分别计算实复式钢管混凝土和复式空心钢管混凝土短柱的轴压强度.公式计算结果分别与文献试验数据进行了对比,结果表明:在满足一定的含钢率和空心率范围内,可以用统一理论计算复式钢管混凝土的轴压承载力,为复式钢管混凝土承载力设计计算提供了新的理论方法.

矩形钢管混凝土翼缘的H型蜂窝组合中长柱偏压性能

为研究矩形钢管混凝土翼缘的H型蜂窝组合柱(STHCC)的偏压力学性能,以偏心距、长细比、翼缘钢管厚度及核心混凝土立方体抗压强度为主要控制参数,设计17根STHCC中长柱试件。基于考虑套箍效应的混凝土本构模型和简化的钢材模型,利用有限元软件ABAQUS建立8根STHCC和2根方钢管混凝土柱的有限元模型并开展轴压和偏压分析,获得试件的荷载-位移曲线,与已有试验数据对比,二者吻合较好,验证有限元建模的合理性。同时,对17根STHCC中长柱试件进行扩展参数分析,考察不同参数对中长柱偏压极限承载力的影响规律,获得跨中截面沿高度应变分布曲线和荷载-挠度曲线。结果表明:偏压作用下,STHCC中长柱截面应变变化基本符合平截面假定;随偏心距和长细比的增大,STHCC中长柱偏压的极限承载力逐渐降低,而随核心混凝土强度和翼缘钢管厚度的增大,STHCC中长柱偏压的极限承载力逐渐增大,提高核心混凝土强度和钢管厚度可有效提高组合柱的偏压极限承载能力。统计回归该类组合中长柱偏压极限承载力计算表达式,为进一步开展该类组合柱抗震性能研究奠定基础。

新型钢管混凝土中柱劲性环梁式节点的设计方法初探

提出了一种新型钢管混凝土中柱劲性环梁节点的新概念 ,讨论了该节点的传力机理和内力分配方法 。

钢管活性粉末混凝土长柱轴压性能试验研究

通过14根钢管活性粉末混凝土(钢管RPC)长柱试件的轴压试验,研究钢管RPC柱的长细比及大长细比下套箍系数对钢管RPC柱轴压性能的影响。结果表明:试件的破坏基本属弹性失稳破坏类型,其中长细比较小的试件除弯曲失稳破坏外还伴随着局部受压鼓曲破坏,长细比越小,试件的延性破坏特点越明显,随着长细比的增加,试件也由弹性破坏逐渐转向失稳破坏;试验得到的钢管RPC长柱轴压荷载—应变曲线主要分为弹性阶段、弹塑性阶段和卸载阶段;在相同套箍系数下,随着长细比的增加,钢管RPC长柱的极限承载力和极限位移均逐渐降低;在大长细比下试件的套箍系数越大,其极限承载力也越大,但增加的幅度逐渐变小,钢管对RPC的约束能力不如普通混凝土。

钢骨-钢管混凝土柱正截面承载力计算与分析

目的得到钢骨-钢管混凝土柱正截面承载力计算表达式.方法分别考虑钢骨混凝土部分和钢管混凝土部分各自承担的轴力和弯矩,将这两部分的轴力、弯矩叠加.钢管混凝土部分按照现行的钢管混凝土公式计算;钢骨混凝土部分采用简化分析,按照忽略环箍效应和考虑环箍效应两种情况计算,同时和按照叠加方法计算的钢管混凝土组合柱承载力进行比较.结果钢骨-钢管混凝土柱正截面承载力比钢管混凝土组合柱承载力提高约15%,叠加的计算方法可以适用于钢骨-钢管混凝土柱.结论钢骨-钢管混凝土柱具有更高的承载力能力和更好的延性.

钢管混凝土梁柱节点动力性能试验研究

以往的节点试验很少在核心区发生破坏，针对这一现状设计了两组钢管混凝土梁柱节点试件，一组考察当梁端发生破坏时节点的动力性能，另一组考察在削弱核心区情况下节点核心区发生破坏时节点的动力性能。试验结果证明钢管混凝土梁柱节点具有较高的抗剪承载力和良好的抗震能力。

方钢管混凝土短柱轴压极限承载力研究

采用统一强度理论,对方钢管混凝土短柱的核心混凝土有效约束区和非有效约束区进行受力分析,通过方钢管的宽厚比对方钢管与核心混凝土间的约束效应进行控制,提出了方钢管混凝土短柱轴压极限承载力的计算公式,并对其影响因素进行了分析。然后将其推广到不同截面形式的钢管混凝土短柱轴压极限承载力的计算中,将计算值与试验值进行对比,验证了公式的合理性。该研究为钢管混凝土短柱承载力的研究提供了一定的理论依据。

钢管混凝土轴压短柱界限套箍系数

基于统一强度理论,借助钢管混凝土轴压短柱极限承载力计算公式的推导,得出了极限状态时钢管和混凝土之间的侧压力,提出了界限套箍系数的概念,并给出界限套箍系数的计算公式,同时分析了不同套箍系数时钢管的三向应力和钢管混凝土短柱的轴压应力-应变曲线出现不同发展趋势的原因,且理论分析得出的结论与相关文献的试验结果一致,说明分析过程的合理性;最后对影响因素进行了分析,根据分析结果提出了实用建议,并发现相关参考文献的界限套箍系数为该研究结果的特例。

内置钢筋圆钢管混凝土短柱压剪性能研究

为研究内置钢筋圆钢管混凝土短柱的压剪性能,利用ABAQUS有限元软件建立了内置螺旋箍筋笼或带拉筋螺旋箍筋笼的圆钢管混凝土短柱压剪性能有限元分析模型,通过试验验证了有限元模型的正确性。以截面构造、剪跨比、轴压比为参数建立了27个分析模型,研究和分析了试件的受力机理和力学性能,得到了剪力-位移曲线以及相应的应力云图,并与无内置钢筋的钢管混凝土构件进行了对比。在此基础上,进一步扩展并分析了混凝土强度、钢材强度、含钢率、体积配箍率等不同参数对圆钢管混凝土短柱压剪性能的影响。结果表明,螺旋箍筋和拉筋均对圆钢管混凝土柱抗剪承载力的提升有正面影响,但二者的适用范围不同。纯剪时,螺旋箍筋可以少量提高抗剪承载力,拉筋不发挥作用;压剪时,螺旋箍筋及拉筋均可提高抗剪承载力。高轴压比时,优先考虑将螺旋箍筋笼箍筋间距加密以满足抗剪需求,若抗剪需求较大,则结合使用拉筋。

圆钢管含粗骨料超高性能混凝土短柱轴压承载力的正交分析

利用正交试验法分析了钢管外径、钢管壁厚、钢材强度和混凝土强度对圆钢管含粗骨料超高性能混凝土(Ultra high performance concrete with coarse aggregate,UHPC-CA)短柱轴压承载力的影响。结果表明:各因素对圆钢管UHPC-CA短柱轴压承载力的影响由大到小依次为钢管外径>钢材强度>钢管壁厚>混凝土强度;轴压承载力随钢管外径、钢管壁厚和钢材强度的增加而升高,随UHPC-CA强度的增加呈现先略有降低后逐渐增长的趋势,随套箍系数的增加而提升;随着径厚比的增加,Q235钢短柱的轴压承载力降低,而Q345钢、Q390钢短柱的轴压承载力升高。

箍筋对方形配筋钢管再生混凝土受力性能的影响机理

为探究再生骨料100%取代率时方形配筋钢管再生混凝土(R-RACFST)箍筋的影响机理,以箍筋形式和间距为变量,进行了轴压试验,分析了破坏模式、荷载位移、荷载应变、延性和断裂韧性。结果表明:所有试件均呈现多折腰鼓破坏,与钢管混凝土(CFST)试件相比,钢管再生混凝土(RACFST)试件的承载力、延性和断裂韧性分别降低7.77%、35.31%和15.30%;与RACFST试件相比,R-RACFST试件的承载力、延性和断裂韧性最大可分别提高25.63%、123.76%和56.35%。箍筋形式和间距对峰值荷载前的受力性能无显著影响。与平行式箍筋相比,螺旋式箍筋展现了更优越的延性和断裂韧性。随着箍筋间距的减小,试件的延性、断裂韧性更为优越。本文推荐的计算公式可以较安全地预估试件承载力。

配筋圆钢管再生混凝土短柱箍筋的作用机理

为探究100%再生粗骨料取代率下配筋钢管再生混凝土(R-RACFST)短柱中箍筋的作用机理,以箍筋形式和间距为变量,进行了轴压试验,分析了破坏模式、受力响应、延性、断裂韧性和套箍作用等,结果表明:无论采用何种箍筋形式和间距,此类构件破坏模式均表现为剪切破坏;R-RACFST各力学性能均优于钢管再生混凝土(RACFST);箍筋形式和间距对构件峰值荷载前的受力性能、承载力和套箍作用无显著影响;就形式而言,螺旋式箍筋的延性和断裂韧性更为优越;就间距而言,随着箍筋间距的减小,构件的延性、断裂韧性更为优越。因此,就轴心受压承载力而言,求解时可不考虑箍筋形式和间距的影响,而为了获得更好的能量吸收和塑性变形性能,还是推荐采用较小间距的螺旋式箍筋。

轴压作用下CFRP约束钢管-活性粉末混凝土短柱承载力计算模型

通过碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)约束钢管-活性粉末混凝土(CFRP约束钢管-RPC)和钢管-RPC轴压短柱破坏过程的异同比较,探讨了CFRP套箍系数和钢管套箍系数对CFRP约束钢管-RPC和钢管-RPC的影响及内在联系,为CFRP约束钢管-RPC短柱承载力的理论分析奠定了基础。基于双剪强度理论,提出了简易的计算模型,基于叠加理论,通过分析核心RPC、钢管和CFRP的应力-应变方程,推导得出了CFRP约束钢管-RPC轴压短柱的理论计算模型,将两类计算模型结果分别与试验实测值相比较,验证了理论式的可取性。

304不锈钢薄壁管环向材料力学行为的实验表征

为了改进管件内高压成形工艺,用实验研究了某种304不锈钢薄壁金属管材料力学特性。研究了薄壁金属管的环向材料力学行为,搭建了环向拉伸试验装置,建立了环状试件测试段受力和夹具受力之间的关系,分析了摩擦和试件装夹位置的影响;用数字图像相关分析技术(DIC),测量了环向拉伸应变;利用各向同性材料验证了环向拉伸试验方法的可靠性。结果表明:试验管材环向应力应变曲线呈S形,试验管材轴向和环向材料力学行为有显著差异。