钢管混凝土组合柱耐火性能对比分析

采用非线性有限元软件ABAQUS对方钢管混凝土柱、复式钢管混凝土柱、内嵌十字型钢钢管混凝土柱和4腔钢管混凝土柱4种钢管混凝土组合柱开展火灾下的力学分析,并采用相关实验数据进行验证.分析不同荷载比下钢管混凝土组合柱的温度场、位移-时间曲线、截面内力重分布等.结果表明:内嵌型钢(钢管)有助于提升柱体的轴向刚度,钢管混凝土组合柱的破坏模态表现为压缩鼓曲破坏;低荷载比下内嵌钢管允许方钢管发生更高的温度材性劣化,进而提升了柱体的耐火性能,火灾荷载比越小,提升效果越显著.

快速装配式工字钢钢梁连接的抗剪承载力研究

提出一种快速装配式工字钢梁的悬臂梁段拼接节点,该节点由悬臂梁段、横隔板、加劲肋组成。通过改变加劲肋厚度和肢长、横隔板厚度和锚固长度、T形凸起区长度、剪跨比、截面尺寸、补强方式和试件加载方式。利用ABAQUS软件,分析了该设计节点的破坏模式和受力机理,得到了荷载-位移曲线。研究结果表明:改变上侧加劲肋厚度、T形凸起区长度和补强方式对节点的抗剪承载力影响较大,T形凸起区长度设计为170 mm(T形凸起区长度/腹板高度的一半=0.85)时,或凸起位置设置加劲肋,可以防止集中力位置的腹板发生局部屈曲,且节点抗剪承载力与原截面基本相当;角钢形加劲肋可加强腹板,并有效防止连接部位发生局部屈曲。

复式钢管混凝土柱装配式连接锚固性能试验研究

预制混凝土构件通常采用先拼接后灌浆的连接方式,一旦灌浆不密实,将存在严重安全隐患。为了解决装配式复式钢管混凝土结构的连接问题,探索更方便可靠的连接方式,将先灌浆后插筋的连接方式运用到装配式复式钢管混凝土柱的连接中,系统研究了该连接方式下装配式复式钢管混凝土柱中的钢筋锚固性能和锚固长度。并通过设计制作36个复式钢管混凝土柱的灌浆插筋锚固试件,采用拉拔试验方法研究了钢筋直径、位置、锚固长度、预制孔形式及直径、灌浆料强度、混凝土强度7个影响因素对浆锚钢筋在复式钢管混凝土柱中的锚固性能影响。研究结果表明:(1)试件的典型破坏形式包括钢筋未屈服拔出、钢筋受拉屈服拔出、钢筋拉断三种形式,主要发生钢筋屈服后试件破坏,锚固性能良好;(2)浆锚钢筋在灌浆料中的受力过程主要分为四个阶段:弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和破坏阶段;(3)预制孔直径、混凝土强度、灌浆料强度越大,锚固钢筋锚固性能越好;(4)角部浆锚钢筋的极限承载力和极限黏结应力均比中部浆锚钢筋大;(5)复合钢管混凝土柱装配式连接的锚固长度建议根据《混凝土结构设计规范》进行计算确定,且预制孔直径不小于2 d,且不宜小于32 mm。

复式不锈钢管高强再生块体混凝土短柱轴压试验研究

在方不锈钢管混凝土中配置圆碳素钢管,可以改善方不锈钢管对核心混凝土约束效应低、变形能力差的特点,使复式不锈钢管混凝土(concrete-filled steel tube,CFST)截面具有较高的承载力、变形能力和抗火性能,减少普通钢结构的防腐和防火施工工序;钢管的约束效应也有利于弥补添加再生混凝土块体所带来的不利影响。开展16根复式不锈钢管高强再生块体混凝土短柱的轴压试验,考察了再生块体取代率、约束效应系数和新旧混凝土强度等参数对试件轴压力学性能的影响。研究结果表明:复式不锈钢管再生块体混凝土短柱试件的轴压承载力随再生块体取代率的增加而降低,替代率20%时承载力最大降低幅度为6.8%;试件破坏过程及破坏形态与普通复式不锈钢管混凝土短柱相似;内部圆钢管混凝土呈腰鼓型和剪切型破坏两种类型;复式不锈钢管再生块体混凝土短柱具有良好的变形能力和剩余承载力,超过峰值荷载后,荷载–位移曲线经过短暂下降,基本维持水平或略上升,所有试件的剩余承载力达到峰值荷载的63%以上。最后,提出了复式不锈钢管混凝土截面中钢管截面对核心混凝土的约束效应的简化方法,采用4种承载力计算方法进行轴压承载力的计算并对比,结果表明,考虑圆形截面部分的承载力乘以折减系数的假定具有较好的适用性,所得承载力的计算结果与试验结果吻合较好。

再生块体混凝土的单轴受压试验

首先,将抗压强度分别为26.7,45.0,87.6 MPa的3种旧混凝土块体与普通商品混凝土进行混合浇筑,制作18个再生块体混凝土立方体试件和18个棱柱体试件.然后,进行立方体试件和棱柱体试件的单轴受压试验,研究旧混凝土的取代率及新旧混凝土的抗压强度差对再生块体混凝土受压力学性能的影响.结果表明:在添加低抗压强度(26.7,45.0 MPa)旧混凝土的试件中,新旧混凝土结合良好,界面难以辨别;在添加较高抗压强度(87.6 MPa)旧混凝土的棱柱体试件中,新旧混凝土的结合界面出现分离现象;试件的破坏形态似2个对顶的角锥形状;在新旧混凝土抗压强度差不变的情况下,再生块体混凝土的抗压强度、弹性模量、峰值应变随旧混凝土取代率的增加而降低,取代率对抗压强度影响较大,但对弹性模量、峰值应变的影响较小;在新旧混凝土抗压强度差不同、取代率相同的情况下,随着旧混凝土块体抗压强度的增大,再生块体混凝土的抗压强度、弹性模量、峰值应变均呈一定的上升趋势;再生块体混凝土的泊松比变化不明显,平均值约为0.212.

高强自密实再生块体混凝土单轴受压声发射特性

为研究高强自密实再生块体混凝土单轴受压声发射特性,对取代率分别为0%,10%,20%的立方体混凝土试块进行轴心受压试验.将受压破坏过程分为4个阶段,引入活跃系数对能量进行分析,并通过b值-能量分析判断裂纹的开展程度和试块的损伤情况.结果表明:随着取代率的提高,峰值应力前声发射活动强度显著增加,能量越早出现爆炸性增长;活跃系数随应力进程先升高后降低,活跃系数可作为混凝土是否适合继续服役的判断标准;通过b值-能量分析能够准确地判断裂纹的开展程度和试块的损伤情况.

摩擦耗能型翼缘削弱式钢梁连接的承载性能

提出一种摩擦耗能型翼缘削弱式(RBS)钢梁高强螺栓的连接形式,可实现塑性铰外移的效果。由设置在钢梁腹板中部的横隔板和腹板共同组成H型凸起抵抗剪力,不仅节省了钢梁腹板位置的大量抗剪螺栓群,在钢梁吊装时还可作为搭接平台,实现钢梁的快速安装。在H型钢梁摩擦型高强螺栓连接试验验证的基础上,利用ABAQUS有限元软件建立了摩擦型RBS钢梁连接的数值模型。与传统钢梁连接形式相比,摩擦型RBS钢梁连接的受力过程可分为:弹性阶段、滑移阶段、强化阶段和塑性阶段,在摩擦滑移阶段和全截面屈服阶段可形成2级耗能机制。改变翼缘螺栓预紧力、盖板厚度、翼缘厚度以及钢材强度等参数,对摩擦型RBS钢梁连接的工作机理和承载性能变化规律进行分析。摩擦型RBS钢梁连接具有良好的承载力和塑性转动能力,可得到与骨式翼缘RBS钢梁相似的塑性铰外移的效果,且转角延性系数由1.7提高到12。摩擦型RBS钢梁连接滑移阶段的抗弯承载力主要与翼缘螺栓群的极限摩阻力相关,而塑性阶段极限抗弯承载力则与螺栓强度、栓杆直径以及钢梁塑性极限弯矩等因素相关。

复式不锈钢管再生块体混凝土短柱轴压试验研究

为了研究再生块体混凝土构件的受压性能,考虑不同取代率、不同新旧混凝土强度差以及不同钢管径厚比对再生块体混凝土构件受压力学性能的影响,进行了7个外方内圆复式钢管再生块体混凝土短柱和3个普通复式钢管混凝土短柱的试验研究。结果表明,在低强度的混凝土中添加高强度的再生混凝土块体,复式钢管再生块体混凝土短柱轴压承载力随取代率的增加呈上升趋势;添加与不添加再生混凝土试件破坏过程和破坏形态基本相似,鼓曲位置的混凝土局部压碎后,由于钢材的塑性变形能力较好,在方钢管环向约束下混凝土仍维持略微鼓曲,未散落破碎;内圆钢管明显环向鼓曲,新旧骨料结合较好,核心混凝土中未发现界面破坏的情况;试件具有良好的延性,加载结束时,试件尚能承担峰值荷载的60%以上,复式钢管再生块体混凝土短柱轴压承载力受径厚比和新混凝土抗压强度影响较大;采用直接叠加或考虑钢管对核心混凝土的约束作用但圆形截面予以折减的假定,计算所得承载力结果与试验结果吻合较好。