带肋方钢管混凝土偏压构件承载力计算方法研究

带肋方钢管混凝土是指在方形钢管中设置纵向加劲肋后再填充混凝土而形成的构件,与无肋方钢管混凝土构件相比,由于加劲肋阻碍了管壁局部屈曲的产生,其承载力和延性都有所提高.在前期有限元计算的基础上,对带肋方钢管混凝土轴压、纯弯、偏压构件的承载力进行了参数分析,计算过程中考虑了焊接残余应力和初始几何缺陷的影响,提出了轴压、纯弯、偏压构件承载力计算公式.对于轴压构件,考虑了较大宽厚比使构件承载力降低,及加劲肋使构件承载力提高.对于纯弯构件,考虑了加劲肋对承载力的贡献.对于偏压构件,修正了长细比对承载力的影响.所有的计算公式与无肋方钢管混凝土承载力的计算公式相衔接.最后,将公式的计算结果与试验结果进行比较,两者符合良好,这些公式可为有关工程实践提供参考.     

带肋方钢管混凝土轴压短柱的试验研究

以方钢管的宽厚比和加劲肋的高厚比为主要变化参数,进行了14个带肋方钢管混凝土轴压构件的试验研究,考察了宽厚比和高厚比对带肋方钢管混凝土轴压短柱力学性能的影响.研究结果表明,方钢管的宽厚比越大,管壁局部鼓曲的发展越快;设置纵向加劲肋能有效延缓管壁局部鼓曲的发展,随着加劲肋的高厚比的增大,管壁局部鼓曲的发展越缓慢;与设置单肋相比,双肋改善管壁稳定性的效果更明显.最后,用简化计算结果与试验结果进行了比较,两者基本吻合.     

带肋方钢管混凝土柱偏心受压试验研究

以长细比和偏心率为主要变化参数,设计了6根带肋和6根无肋方钢管混凝土试件,对其进行了偏心受压的试验研究。试验结果表明,所有试件都最终由于失稳而破坏;试件长细比和偏心率越大,其刚度和极限荷载越小,偏心率对极限荷载的影响更为显著;试件偏心率越大,后期延性越好;加载初期试件中截面变形符合平截面假设;设置加劲肋能有效延缓管壁局部屈曲的发展,能提高试件的极限荷载和后期延性。     

异形钢管混凝土短柱轴心受压力学性能试验研究

目的:了解异形钢管混凝土短柱的受力、变形机制和破坏形态,着重考察约束效益系数对异形钢管混凝土短柱的力学性能影响。方法:设计制作了4个T形钢管混凝土短柱和4个L形钢管混凝土短柱,通过轴心受压试验来实测试件极限承载力和荷载-位移曲线,分析约束效益系数对异形钢管混凝土短柱力学性能的影响。结果:试件压坏现象明显,呈现出局部鼓曲或角部开裂两种破坏形态,且开裂集中在T形试件腹板处和L形试件内角处。结论:提高约束效益系数能有效提高试件极限承载力和改善试件后期承载能力;试件工作状态可分为三个阶段;T形试件腹板处和L形试件内角处易出现应力集中。     

模拟酸雨腐蚀下方钢管混凝土抗震性能研究

为研究酸雨锈蚀对方钢管混凝土柱抗震性能的影响,设计并制作12根方钢管混凝土试件,按照试验方案将9根试件放入模拟酸雨溶液中浸泡,同时通电加速腐蚀,对全部试件进行低周往复荷载试验。观察试件的最终破坏形态,讨论腐蚀水平及轴压比对试件抗震性能的影响,并与相关规范计算出的低周往复荷载下试件压弯承载力对比。结果表明:试件均在焊缝开裂后迅速破坏;随着锈蚀率升高,滞回曲线由饱满变为梭形,试件的轴向承载力下降,骨架曲线有明显的降低趋势,延性系数下降,耗能能力降低;试件的耗能能力与轴向承载力均随着轴压比的增加而减小;本文试验结果与《钢管混凝土结构技术规范》和江西省规范预测结果均吻合良好,《钢管混凝土结构技术规范》偏于保守。     

圆钢管轻骨料混凝土轴压柱非线性有限元分析

研究目的:为实现对圆钢管轻骨料混凝土轴压柱的荷载-变形曲线非线性有限元分析,本文采用ABAQUS有限元软件建立圆钢管轻骨料混凝土轴压柱有限元模型,对典型的钢管轻骨料混凝土轴压中长柱的荷载-变形曲线进行分析。研究结论:(1)核心混凝土由于受到钢管的约束其纵向应力有较大提高,延性得到了显著的改善,钢管为轻骨料混凝土提供径向约束的同时纵向应力大幅降低,内力由钢管转向核心混凝土承担的力学特性;(2)钢管对轻骨料混凝土的约束效果要差于对普通混凝土的约束效果。     

带肋方钢管混凝土纯弯力学性能研究

通过带肋方钢管混凝土在纯弯状态下的试验研究,所设置纵向加劲肋能显著改善构件的延性,提高构件的后期承载力.利用有限元软件ABAQUS对纯弯构件的荷载一变形关系进行计算,计算结果和试验结果吻合较好.通过分析带肋方钢管混凝土纯弯构件在整个受力过程中的工作机理以及比较无肋与带肋构件跨中截面的应力分布,说明了带肋构件具有良好的抗弯性能.     

U肋加劲板受压力学性能分析

为了探究U肋加劲的板件在压力作用下的受力性能与破坏机理,建立了受压混合钢U肋加劲板非线性有限元模型,分析了边界条件、初始几何缺陷和焊接残余应力对其受力性能的影响。结果表明:改变试件两端的转动约束条件会改变试件的破坏模式和受压稳定承载力;加载偏心方向对试件稳定承载力有较大的影响,当加载偏心弯矩效应与试件弯曲方向一致时,试件承载力随加载偏心的增大而减小,反之,试件承载力随加载偏心的增大而增大;在有限元模型中试件两端约束设置为自由转动,整体几何缺陷幅值取构件长度的1/1 000,局部几何缺陷幅值取子板宽的1/200,加载偏心矩取截面高度的0. 02倍,采用残余应力简化分布形式得到的承载力计算结果与混合钢U肋加劲板试验结果符合较好。该数值模拟方法可用于混合钢U肋加劲板的受力性能和抗压稳定承载力分析。     

倒角半径对矩形钢管混凝土柱的轴压性能影响

为了研究倒角半径对矩形钢管混凝土柱的轴压性能影响,进行3个系列15个矩形钢管混凝土柱的轴压试验。变化参数包括倒角率(2R/D=0.06～1.00)和钢管厚度(2,4和6 mm)。研究结果表明:倒角半径的改变能够有效地减弱矩形钢管混凝土柱角部的应力集中现象,提高钢管的环向约束效果,改善约束混凝土柱的轴压性能;随着倒角半径的增大,矩形钢管混凝土试件破坏模式从剪压破坏转变为腰鼓破坏,其峰值应力、峰值应变和极限应力显著提高,倒角率为1.00试件的极限强度比倒角率为0.06的试件提高幅度为40%～45%,表现出较高的承载能力和变形能力;钢管厚度的增加对约束混凝土的轴压性能也存在有益影响。     

开槽方钢管混凝土轴压短柱力学性能研究

工程实际中的钢管混凝土构件在材料缺陷、构造开槽、环境腐蚀等因素的影响下,外部钢管表面将产生影响其结构完整性和使用寿命的局部缺陷.为研究钢管开槽对钢管混凝土短柱轴压承载力和钢管约束作用的影响,开展开槽方钢管混凝土短柱轴压性能试验研究和有限元分析.试验采用机械开槽的方式模拟钢管局部缺陷,探讨中部横向开槽、中部纵向开槽、角部...     

耐候钢管混凝土柱局部轴向受压性能试验研究

研究目的:免涂耐候钢在桥梁中的应用越来越广泛,耐候钢管混凝土桥墩通常出现局部受压荷载工况。为研究矩形耐候钢管混凝土柱轴向局部受压特性,本文结合3根耐候钢管混凝土柱局部轴压试验,采用ABAQUS有限元软件进行模拟计算,结合试验和有限元方法分析局压面积比ψ2、含钢率、混凝土强度、钢管强度等参数对局压耐候钢管混凝土柱力学性能的影响。研究结论:(1)当含钢率小于0.14时,随着钢管厚度的增加,套箍效应对局压承载能力、刚度有很大的提高,当含钢率大于0.14时,继续增加钢管厚度对提高局压承载能力效果不明显,随着钢管厚度的增加,钢管混凝土界面的纵向剪力传递长度变长;(2)对参数进行回归分析发现:局压面积比ψ2、核心混凝土强度、含钢率是影响局压承载力的重要参数,钢材强度对局压承载能力影响较小;(3)提出了耐候钢管混凝土柱局压承载力简化计算公式;(4)本研究成果可为高架桥梁耐候钢管混凝土桥墩设计与应用提供技术支撑。     

高速铁路(110+208+110)m连续梁-钢管混凝土拱屈曲分析

以高速铁路桥梁比较方案(110+208+110) m连续梁-钢管混凝土拱组合结构桥为背景,探求几何非线性及几何-材料双重非线性对大跨度钢管混凝土拱屈曲失稳的影响程度,研究考虑上述非线性因素后钢管混凝土拱弹塑性屈曲因子的衰减系数。结合相关规范和文献,采用空间有限元软件CSIBridge,以钢管混凝土统一理论为材料本构模型建立全桥空间模型,对结构按实际作用荷载工况进行弹性及弹塑性屈曲分析。结果表明:材料非线性对钢管混凝土拱屈曲失稳的影响比几何非线性的影响大得多,考虑几何-材料双重非线性后钢管混凝土拱弹塑性屈曲因子衰减系数约为0.55。桥式方案中钢管混凝土拱弹性及弹塑性稳定系数均满足国家标准及行业标准要求。     

预应力矩形钢箱混凝土梁的试验研究

以东平大桥为工程背景,进行8片预应力矩形钢箱混凝土梁的试验研究。试验参数包括混凝土强度、钢板厚度、预应力度及加载模式,获得试验梁的特征点荷载和跨中截面的全过程荷载-挠度曲线,对试验结果进行比较分析。结果表明,预应力矩形钢箱混凝土梁具有较高的承载能力和较好的延性,混凝土强度、钢板厚度和预应力度对构件的受力性能有较大影响,而加载模式的影响不明显。相对于普通矩形钢箱混凝土梁,受压区混凝土的约束效应得到明显增强,使得预应力矩形钢箱混凝土梁具有更为优越的受力性能,并且不增加构件的高度。     

钢管混凝土拱桥新规范中的设计新理念

最新发布的《公路钢管混凝土拱桥设计规范》(JTG/T D65-06-2015)以及《钢管混凝土拱桥技术规范》(GB50923—2013)传达出一些钢管混凝土拱桥的设计新理念,主要包括:(1)钢管混凝土拱桥的钢管应优先采用直缝焊接管;(2)钢管混凝土拱桥的管内混凝土推荐采用自密实补偿收缩混凝土;(3)哑铃形截面钢管混凝土拱腹腔内的混凝土不应计入主拱截面受力;(4)钢管混凝土主拱节段应采用焊接对接接头;(5)钢管混凝土拱桥宜采用以直代曲法形成主拱线形;(6)中、下承式拱桥悬吊桥面系应具有整体强健性且横梁间必须设置加劲纵梁形成连续结构体系。     

钢箱-混凝土梁局部屈曲分析与试验研究

新型钢箱-混凝土梁通过在钢箱受压区部分充填混凝土,既有效地提高了受压区钢板的稳定性,又较好地发挥了混凝土的抗压能力,大大地改善了构件的抗弯性能。通过4根钢箱-混凝土梁和2根钢箱梁试件的试验研究,考察了钢箱-混凝土梁受力全过程的特点,着重研究钢箱-混凝土梁钢板的局部屈曲特征,其屈曲行为类似于刚性基底上非受载边弹性约束的单向受压板的屈曲行为,用能量法建立了刚性基底上沿非受载边弹性约束、面内受压矩形板的屈曲强度计算公式,研究结果表明,钢箱-混凝土受压区局部稳定性明显提高,所提出的方法用于顶板局部屈曲强度计算,计算结果与试验结果较吻合。     

钢管自密实混凝土轴压受力机理试验研究

通过钢管混凝土短柱轴压试验,研究不同混凝土强度等级、钢管中部是否开小孔或不同高度的横槽以及不同加载方式对钢管自密实混凝土极限承载力、荷载—变形曲线和荷载—横向变形系数曲线的影响,探究钢管自密实混凝土的轴压受力机理。试验结果表明:当钢管与混凝土轴压同时受荷时,采用不同尺寸的应变片或中部某标距范围内的位移计测试可准确记录钢管的轴向变形;随着混凝土强度等级的提高,钢管自密实混凝土极限承载力不断增大,而剩余承载力基本不变;钢管与混凝土是否同时受荷对极限承载力和剩余承载力影响不大;钢管开小孔,钢管自密实混凝土轴向压缩变形性能减弱,钢管轴向承压能力减弱,而极限承载力和剩余承载力基本不变;钢管开槽,其受力机理发生变化,变形性能减弱,极限承载力降低,钢管更多地参与横向受拉工作。     

温度荷载对钢管混凝土拱桥拱肋安装线形的影响分析

大跨钢管混凝土拱桥钢管拱肋随着节段增加、悬臂长度加长、外界环境温度变化对拱肋安装线形的影响越显著,给线形控制带来诸多困难。介绍支井河特大桥钢管拱肋安装施工中温度荷载对拱肋安装线形的影响分析,并提出相关的安装对策。     

重载铁路大跨度上承式钢管混凝土拱桥设计研究

对某重载铁路一座大跨度上承式钢管混凝土拱桥设计的桥梁布置、拱肋截面及线形、拱肋横撑形式、拱上桥墩方案、施工方法等若干关键问题展开研究,通过有限元对桥梁的承载力、刚度、自振特性等方面进行计算分析,得出以下主要结论:(1)上承式钢管混凝土拱桥能很好地适应桥址地形、地质条件;(2)拱肋采用四肢桁式截面,横向内倾6.5°,拱轴线形采用m=3.0悬链线,具有较好的受力性能;(3)腹杆采用H形钢构件,与拱肋弦管采用大节点连接方式,能满足重载铁路疲劳性能要求。(4)钢筋混凝土排架式桥墩在受力、景观等方面是最优选择。     

82.5m下承式钢管混凝土提篮拱桥结构设计

钢管混凝土拱桥充分发挥了钢管混凝土抗压性能好的优点,而且减轻了桥梁上部结构自重,大大提高了梁拱组合体系拱桥的跨越能力。钢管混凝土拱桥以其结构轻盈、线型优美、造价经济等优点而在铁路跨路、跨线工点上大量采用。张唐线跨越唐津高速公路立交主桥结构为跨径82.5 m下承式钢管混凝土拱桥,拱肋在横桥向内倾8度,呈提篮式。主要从结构设计、结构计算和拱肋稳定性3个方面重点对该桥进行介绍,并在拱轴线比选和吊杆张拉顺序两个方面提出一些设计思考。     

圆钢管套箍混凝土轴压短柱受力机理分析

应用连续介质力学理论,建立圆钢管套箍混凝土同心圆柱体混凝土受压计算模型,建立圆钢管套箍混凝土组合弹性模量理论计算公式和组合应力—应变关系全曲线理论表达式。编制相应的计算程序,进行圆钢管套箍混凝土受力全过程数值分析。从圆钢管套箍混凝土加载过程的钢管环向应力—应变关系以及核心混凝土的轴向应力—应变关系、径向应力—应变关系等方面,探讨圆钢管套箍混凝土和圆钢管混凝土力学性能之间的差别,并用试验结果验证。分析结果表明:与钢管混凝土力学性能相比,钢管套箍混凝土中核心混凝土的径向压应力、纵向强度和钢管环向拉应力增加;圆钢管套箍混凝土将套箍约束作用发挥至最大,且其极限承载力和剩余承载力高,延性好,但组合弹性模量偏小。