钢管轻集料混凝土短柱偏心受压性能的试验

进行了18根钢管轻集料混凝土短柱的偏心受压试验.分析了偏心荷载作用下不同含钢率、偏心率的钢管轻集料混凝土短柱的破坏过程、破坏模式及破坏机理,并对试件的承载力影响参数及其承载力性能开展了研究.试验结果表明,钢管轻集料混凝土短柱在偏压荷载作用下,其荷载-挠度曲线主要分弹性阶段、弹塑性阶段和下降段;内填轻集料混凝土能够有效延缓外侧钢管的局部屈曲;试件的破坏模式属于弹塑性破坏或塑性破坏;在试件中截面,钢管对核心轻集料混凝土的约束作用与受力区域及加载过程有关;含钢率和偏心率对试件的极限承载力性能有一定影响,含钢率越大,试件承载力极限也越大,偏心率越大,试件极限承载力越小;钢管轻集料混凝土短柱偏压承载力与相同条件下的钢管普通混凝土短柱大致相当.     

圆钢管自密实混凝土纯弯力学性能

基于合理的钢材和核心混凝土拉压本构模型,利用截面分层法对钢管混凝土纯弯构件弯矩-曲率进行全过程分析,建立了钢管混凝土实用组合抗弯刚度、极限抗弯承载力等计算式和钢管混凝土组合梁单元弯矩-曲率全曲线实用计算方法,通过3根钢管自密实混凝土和1根钢管普通混凝土受弯构件的试验研究,考察了混凝土强度和含钢率对构件纯弯性能的影响。试验结果表明,受弯构件受压区钢管对混凝土产生约束套箍作用,受拉区钢管处于双向受拉应力状态,提高混凝土强度对提高极限弯矩作用不明显,而增大含钢率对提高极限弯矩作用较明显,并且与分层法相比,组合单元法在保证精度的前提下,减少了截面分层,提高了程序的计算速度。     

矩形钢管混凝土中核心混凝土的本构关系

考虑到矩形钢管混凝土的约束机理,提出了基于体积的核心混凝土强、弱约束区划分方法,并按此计算有效侧向约束系数,修正了Mander模型中有效侧向约束力及下降段的表达式,建立了普通矩形钢管混凝土及带约束拉杆矩形钢管混凝土中核心混凝土本构关系的统一表达式。应用有限元软件ABAQUS对26个矩形钢管混凝土短柱试件的轴压试验进行了...     

钢管混凝土柱徐变稳定性分析

为了探讨混凝土徐变对钢管混凝土柱轴向荷载作用下长期稳定性的影响,基于能量法和按照龄期调整的有效模量法,应用失稳准则,推导了考虑徐变和屈曲前变形的两端铰接、一端固定一端铰接和悬臂柱3种边界条件下的钢管混凝土柱长期稳定临界力计算公式,研究了该类柱徐变稳定临界力与核心混凝土强度的影响规律,并将规范取值与该临界力进行了对比. 研究结果表明:考虑徐变的钢管混凝土柱稳定临界力与徐变系数有关,相同计算长度但不同边界条件的该类柱徐变稳定临界力一致;核心混凝土强度的提高,会减小徐变对构件稳定临界力的影响;当按现行混凝土结构设计规范对核心混凝土强度等级低于C45的钢管混凝土柱进行设计时,应注意徐变失稳问题;钢管混凝土柱的徐变稳定承载力在前60 d下降明显且占总下降量约80%,在100 d后承载力逐渐趋于稳定.      

带肋方钢管混凝土桥墩的经济效果分析

计算比较了钢筋混凝土、方钢管混凝土和带肋方钢管混凝土柱的工程造价,结果表明:带肋方钢管混凝土柱比方钢管混凝土柱节省了约42%左右的钢材费用,降低了35%的工程造价;虽然带肋方钢管混凝土柱的工程造价比钢筋混凝土柱高出了47%,但带肋方钢管混凝土柱的施工方便,且可以缩短一半以上的施工工期;在桥墩中采用带肋方钢管混凝土,不仅使墩身具有较大的强度和刚度,而且使桥墩结构轻巧美观,因而综合经济效果良好。     

绕丝加固钢管混凝土柱轴压承载力计算

通过对缠绕不同间距钢丝绳的钢管混凝土柱试件进行轴心受压试验,研究绕丝加固钢管混凝土柱的承载力、强度、变形能力以及破坏的发展形态,并与普通钢管混凝土柱对比,研究钢丝绳用量(不同间距)对其力学性能的影响。研究结果表明:缠绕钢丝绳可以明显提升钢管混凝土柱的承载能力,提升幅度随着缠绕钢丝绳间距的减小而增大,缠绕钢丝绳对钢管混凝土柱起到了很好的约束效果,且间距越小,其约束效果越好,承载力性能提升越明显。基于相关试验结果,预测绕丝加固钢管混凝土柱的承载力计算模型,验证了该预测模型与试验结果总体一致。     

核心混凝土对钢管混凝土受剪性能影响的试验

在钢管轻集料混凝土抗剪性能研究的基础上,进行了核心混凝土对钢管混凝土抗剪性能影响的试验．从抗剪试件的变形和应变变化过程的特征人手,分析了不同混凝土类型、不同混凝土强度试件以及空钢管的受力性能差异,对比了核心混凝土在抗剪受力过程中粘结滑移的影响．试验结果表明：钢管混凝土构件在受剪时,钢管对混凝土提供了套箍作用,而核心混凝土填充于空钢管中,可显著提高空钢管的抗剪性能．在参数相同的情况下,钢管轻集料混凝土与钢管普通混凝土构件的受剪性能相当,混凝土的强度对钢管轻集料混凝土构件的抗剪性能影响不明显．钢管混凝土构件在受剪时,核心混凝土与钢管之间存在微小滑移,对抗剪性能的影响可忽略．     

钢管混凝土柱组合弹性模量及轴向压力分配弹性力学分析

应用弹性力学理论和钢管混凝土柱协同工作条件,推导出了钢管混凝土柱组合轴压弹性模量和轴向压力分配的理论计算公式。公式表明,组合弹性模量不但与混凝土泊松比、单向轴压弹性模量和混凝土柱截面直径有关,而且和钢管泊松比、单向轴压弹性模量以及含钢率有关。作为计算例,用MATLAB编程考察了混凝土强度等级和含钢率对混凝土轴向压力分配系数、钢管混凝土柱组合弹性模量的影响。研究结果表明:混凝土轴向压力分配系数随着含钢率增大而递减,随混凝土强度等级提高而增大;与不考虑紧箍效应相比,考虑紧箍效应的情况下,核心混凝土的轴向压力有一部分传递给了钢管;含钢率越大,组合轴压弹性模量越大;混凝土强度等级越高,组合轴压弹性模量越大;用本文理论计算公式算得的组合弹性模量与按照统一理论所得的结果相近。由于刚管混凝土柱外钢管约束,核心混凝土的轴压刚度提高了至少20%。     

超高强钢管混凝土研究综述

为了解超高强钢管混凝土(UCFST)的研究现状, 分析了钢管混凝土(CFST)中钢管与核心混凝土的材料强度发展历程, 根据这2种材料不同强度等级的组合, 梳理了1套简洁的CFST分类与缩写方法; 总结了UCFST的基本力学性能、收缩性能和界面粘结性能及其主要影响因素; 探讨了核心超高强混凝土(UHSC)的制备技术要求, 展望了UCFST未来的研究方向。分析结果表明: UCFST的提出与研究可分为UHSC和超高强钢材(UHSS)2条路径, 中国以前者为主, 对后者的研究较为滞后, 实际应用也较少; 已开展的UCFST基本力学性能试验研究, 体系仍不完善, 结构层次研究极少, 主要集中于构件层次但试验量偏少, 且以轴压短柱为主, 未见构件抗剪、抗扭及其余复合受力的研究; UCFST的研究以核心混凝土为UHSC的构件为主, 核心混凝土与钢管均为超高强的次之, 其他组合的较少; 钢管与核心混凝土的强度匹配研究才刚刚开始, 应继续深入, 重点研究合理匹配的UCFST; 核心UHSC自收缩大, 可能导致其与钢管脱粘, 应开展钢与UHSC法向黏结强度、UCFST构件收缩的研究; 应考虑核心UHSC材料的工作环境、施工条件及其对UCFST组合性能的影响, 核心UHSC材料以超高强度要求为主, 且具有低收缩(或微膨胀)、高流动性的特性, 不必强调耐久性; 制备核心UHSC材料时采用常温养护, 可少掺或不掺纤维。      

镂空钢管约束混凝土柱试验研究

钢管约束混凝土柱是一种新型结构构件,其约束钢管采用镂空形式,外部由一层纤维增强塑料(FRP,FiberReinforcement Plastic)封闭。研究采用的镂空钢管为方形管,边长为30.8cm,高度为11.43cm,有2种不同的镂空圆孔分布模式:一种为正方形布置,一种为梅花形布置。试验的约束混凝土柱试件总数为27根,单向压缩试验表明,镂空钢管约束混凝土柱极大地提高了混凝土的变形能力及能量吸收能力。同时,与梅花形镂空圆孔布置的镂空钢管约束混凝土试件相比,正方形镂空圆孔布置的钢管约束混凝土试件具有更强的变形及能量吸收能力。     

轴心受压方形截面钢管混凝土叠合柱耐火性能

为探讨轴心受压方形截面钢管混凝土叠合柱的耐火性能,对4根轴心受压方形截面钢管混凝土叠合柱进行了试验研究,并对火灾荷载比、截面含管率和截面边长等对耐火性能的影响进行了有限元分析.研究结果表明:当火灾荷载比减小、截面含管率和截面边长增大时,火灾作用下试件的轴向膨胀变形增大,轴向压缩变形减小;在相同的升温曲线和火灾时间作用下,截面边长增大时,柱内温度降低;含管率变化对柱内温度场影响较小.火灾荷载比、截面边长和长细比是影响轴心受压方形截面叠合柱耐火性能的主要因素;含管率、纵筋配筋率和材料强度变化对轴心受压方形截面叠合柱耐火性能的影响较小.      

玻璃纤维沥青混合料路用性能研究及应用

通过室内试验对玻璃纤维沥青混合料的路用性能进行了研究。室内试验表明:随着玻璃纤维的掺入,沥青混合料的高温稳定性得到了显著的改善;玻璃纤维的掺入不会提高沥青混合料弯拉强度,但弯拉应变有较好的提高;当玻璃纤维的掺入量为0.3%时,沥青混合料的水稳定性变差;玻璃纤维的最佳掺入量为0.2%;工程实例表明:玻璃纤维沥青混凝土路面具有良好的路用性能,具有较好的使用与研究价值。     

酸雨环境下钢管混凝土柱轴压性能研究

通过通电方法对钢管混凝土试件进行加速腐蚀,分析混凝土强度、长细比和酸雨溶液p H值等参数对受酸雨腐蚀后钢管混凝土柱的轴压力学性能影响,并与未腐蚀钢管混凝土柱的轴压力学性能进行对比。分析结果表明:钢管腐蚀会引起钢管混凝土柱的套箍系数降低,从而导致钢管混凝土柱承载力和刚度下降,最终影响结构的安全性;酸雨腐蚀后钢管混凝土柱的承载力随内填混凝土的强度等级提高而增大;随钢管混凝土短柱的长细比增大而减小。     

带钢管剪力键的装配式混凝土桥墩抗震性能

为研究不同连接方式装配式混凝土桥墩的抗震性能,进行了2根装配式混凝土桥墩（连接构造分别为钢管剪力键和灌浆套筒）和1根现浇整体式混凝土桥墩的拟静力试验,分析对比试件的滞回曲线、骨架曲线、延性、刚度退化和耗能能力,采用ABAQUS通用程序建立有限元模型,并开展了有限元参数分析. 研究结果表明:3类桥墩试件水平荷载-位移滞回曲线较饱满,具有良好的抗震性能,均为整体压弯破坏,无明显的强度退化,累积耗能能力相近;在不同轴压比、长细比、混凝土强度和钢筋强度条件下,带钢管剪力键的装配式混凝土桥墩的水平峰值荷载和位移延性系数均优于传统灌浆套筒连接的装配式桥墩,提高幅值分别为4%～32%和8%～36%;轴压比、长细比、钢管剪力键嵌入深度和钢管直径是影响钢管剪力键连接的装配式混凝土桥墩抗震性能的重要参数.      

价值工程理论下钢管玄武岩纤维混凝土短柱经济性分析

用正交试验法设计9根钢管玄武岩纤维混凝土短柱,以短柱实测承载力作为功能评定指标,以短柱原材料成本费用作为成本评定指标,运用价值工程理论进行短柱的经济性分析：承载力条件下最优因素水平并不是经济效果最好、价值指数最高的因素水平,含钢率较低的钢管玄武岩纤维混凝土短柱其经济性更好。     

钢套管再生混凝土加固柱轴压试验

为实现建筑业节能减排的目标,提出了钢套管再生混凝土加固柱的新加固方法,对1个未加固柱、12个钢套管再生混凝土加固柱以及2个钢管混凝土柱进行轴压试验,并对试件的承载力和变形特点进行分析,并讨论了该加固柱的承载力计算方法.研究结果表明:加固后试件的承载力提高2.19～3.98倍,且加固柱的刚度、延性均比原柱有明显提高;钢套管再生混凝土加固柱的承载力为钢套管普通混凝土加固柱承载力的91.8%～97.0%;当填充再生混凝土强度由27.0 MPa增加到32.9 MPa时,加固柱的承载力仅提高2.67%;对于再生粗骨料取代率为50%的试件,当钢套管厚度由1.81 mm增加到3.84 mm和5.84 mm时,承载力分别提高了34.0%和77.8%;考虑原柱初始应力后,试件峰值应变减小47.1%～59.3%;钢套管加固柱与钢管混凝土柱具有类似的受力性能.采用不同规范计算试件的承载力,结果表明EC4规范公式的计算精度最高,稳定性最佳.      

钢管混凝土斜柱转换结构模型振动台试验研究

为了研究某超高层建筑的抗震表现,对其进行了比例为1:35的模型振动台试验研究,该建筑塔楼的部分框架结构由两根钢管混凝土越层巨型框支柱支承,在结构7～11层设有钢管混凝土斜柱转换结构. 通过试验研究了缩比模型的破坏模式、自振周期、层间位移、扭转响应等动力响应;采用PERFORM-3D软件进行原结构弹塑性地震响应数值分析. 研究结果表明:由于结构布置的不对称性,结构整体扭转效应明显,塔楼部分的结构抗扭刚度不足;在台面加速度峰值接近罕遇地震工况的设定值470 cm/s2时,塔楼部分发生扭转破坏,此时除个别楼层外,各楼层的层间位移角仍满足弹塑性层间位移角限值1/100的要求;在所有工况下,转换区域未见破坏,钢管混凝土框支柱、斜柱的应变均处于弹性工作状态;数值分析结果和试验结果吻合良好.      

HSRC框架柱抗震性能试验研究

为了研究HSRC(high-strength reinforced concrete)框架柱的抗震性能,对19根HSRC框架柱采用低周反复加载方法进行拟静力试验.研究了HSRC框架柱在压弯剪共同作用下的破坏特征和抗震性能;分析了含钢量、轴压比、配箍率、剪跨比以及混凝土强度对HSRC框架柱抗震性能的影响.结果表明:与普通RC框架柱相比,HSRC框架柱极限承载力与延性显著提高,抗震性能明显改善;在压弯剪共同作用下,含钢量、剪跨比、混凝土强度对HSRC框架柱的抗震性能影响较大,轴压比、体积配箍率对HSRC框架柱的抗震性能影响较小;剪跨比大于等于3的HSRC框架柱的经济合理参数为:含钢量3.5%~4.5%;设计轴压比0.45~0.60;体积配箍率0.8%~1.0%.     

同种双钢管混凝土轴心受压构件的承载力的研究

提出了内、外钢管的强度降低系数和内填混凝土的强度提高系数，并利用弹性理论的方法导出了同种双钢管混凝土轴心受压短柱在极限状态下的承载力，从而揭示了这一新型结构的力学工作性能，为这一结构的推广和进一步研究打下了基础。     

钢管混凝土柱在冲击荷载作用下的损伤评估方法

为了建立侧向冲击荷载作用下钢管混凝土柱的损伤评估方法，以钢管混凝土柱近支座落锤冲击试验为基础，结合数值模拟和理论分析，研究预加轴力、冲击体质量及冲击速度对钢管混凝土柱损伤程度的影响. 选取冲击体质量和速度作为损伤评估主控变量，建立基于剩余承载力的损伤评估指标D的计算式，并划分损伤评估等级. 以典型钢管混凝土结构柱为例，通过仿真试算拟合其损伤评估曲线，并建立损伤评估的图解方法. 研究结果表明:冲击体质量和速度对钢管混凝土柱损伤程度的影响显著，预加轴力的影响呈现出变异性；D=0.3，0.5，0.7时的损伤评估曲线将坐标平面划分为4个面域，分别代表钢管混凝土柱发生轻度损伤、中度损伤、重度损伤及破坏失效；根据冲击体质量和速度的组合点与损伤评估曲线的位置关系，可以快速判定钢管混凝土柱的损伤程度.