钢管混凝土轴心受压构件受核心混凝土徐变的影响分析

当核心混凝土产生徐变时,会出现内力重分布现象,使钢管和混凝土的模量发生变化。通过研究钢管混凝土徐变的特点,分析了核心混凝土徐变对钢管混凝土轴心受压构件强度和稳定性的影响,并提出在不同条件下如何考虑徐变对轴心受压构件稳定承载力的影响。     

钢管混凝土拱面内稳定的时变可靠度分析

为研究不确定性对钢管混凝土拱面内徐变稳定承载力的影响,建立了其时变的极限状态函数,并将时间离散-综合法和一次可靠度法相结合,得到了钢管混凝土拱面内稳定可靠指标随时间的变化曲线,以及相应的灵敏度指标。计算结果表明:混凝土徐变引起的钢管混凝土拱面内稳定承载力的退化使得其可靠性显著降低;不同随机变量的灵敏度差异明显,其中钢管外径的影响最大,然后依次是钢的弹性模量、混凝土的弹性模量、钢管壁厚以及混凝土徐变系数;徐变对钢管混凝土拱面内稳定的影响较大,设计时应予以考虑。     

新月型钢管混凝土拱桥极限承载能力分析

为了研究结构参数对新月型钢管混凝土拱桥极限承载力的影响,基于考虑约束效应的核心混凝土本构关系,对新月型拱桥的极值点稳定问题进行了分析.首先通过特征值分析,获取对结构承载能力最不利的荷载工况;其次在该工况下考虑结构的几何非线性和材料非线性,采用Riks法迭代求解,得到结构的极限承载力和稳定安全系数;最后以石棉大渡河桥为工程背景,研究了主副拱肋夹角、钢管材料强度、核心混凝土强度、含钢率等结构参数对极限承载能力的影响.研究结果表明:新月拱的失稳形式为拱肋整体的横向失稳,结构的稳定性主要取决于恒载大小;考虑几何非线性后,极限承载能力下降3%,当初始缺陷从1%增加至10%时,极限承载能力下降1%,考虑材料非线性后,承载能力下降55%;含钢率增加至1.5倍时,稳定安全系数提高19.0%;核心混凝土强度从C50提高至C60时,稳定安全系数提高12.0%;钢材强度从Q345提高至Q420时,稳定安全系数提高9.6%;随主副拱肋夹角从10°变化至25°时,稳定安全系数降低5.9%.     

钢管混凝土中核心混凝土的徐变系数终值研究

基于合理的材料本构关系模型,采用有限元法对长期荷载作用下钢管混凝土柱的变形-时间关系曲线进行了计算,并在此基础上对长期荷载作用下钢管混凝土中核心混凝土的徐变系数终值进行了拟合和分析.分析结果表明:在长期荷载作用下,钢管混凝土中核心混凝土的徐变系数终值要明显小于素混凝土;采用0.9作为钢管内核心混凝土的徐变系数终值是合理且偏于安全的.     

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。     

悬浇连续梁桥临时固结钢管混凝土柱稳定性分析

以福建省南平市某快速通道上跨铁路连续箱梁桥为例,对悬臂浇筑施工连续箱梁桥临时墩梁固结所用墩旁钢管混凝土柱进行了稳定性分析。计算了墩旁钢管混凝土柱第一类和第二类稳定安全系数,并分析了几何缺陷、边界条件变化、核心混凝土受约束情况对第一类和第二类稳定安全系数影响。结果表明,墩旁钢管混凝土柱第二类稳定安全系数为第一类稳定安全系数的0.323倍,核心混凝土无约束时降为0.235倍;几何缺陷对钢管混凝土柱第一类和第二类稳定安全系数影响均较小;柱端边界条件变化对墩旁钢管混凝土柱第一类稳定安全系数影响显著,对第二类稳定安全系数影响较小。采用墩旁钢管混凝土柱做临时固结时,应确保柱端构造安全可靠。     

徐变效应下桥梁钢管混凝土承载力变化规律的研究

在长期荷载的作用下,徐变会对桥梁钢管混凝土的承载力产生一定的影响。为了研究这种影响效应的规律,采用了弹性老化理论和继效流动理论计算了钢管混凝土的徐变效应,通过数值模拟研究了徐变效应下不同的物理参数对钢管混凝土承载力的影响,最终得出了徐变效应下混凝土极限承载力的影响系数的变化规律。     

钢管自应力混凝土徐变对承载力影响的有限元分析

钢管混凝土能充分发挥钢管和混凝土两种材料的作用,具有优越的力学性能。但这种结构还存在着一些缺点,为了解决钢管混凝土脱空问题,自应力混凝土被用于钢管混凝土结构中。自应力混凝土在硬化过程中会产生体积膨胀,在钢管的约束下核心混凝土在加裁前就处于三向受压状态,使钢管自应力混凝土的力学特性较普通钢管混凝土有所提高,也在一定程度上提高构件的极限承载力,文中采用ANSYS有限元程序分析徐变对承载力的影响。     

钢管混凝土受压构件徐变分析

混凝土徐变使钢管混凝土构件发生应力重分布。根据弹性徐变理论,按龄期调整的有效模量法,导出了轴心受压和小偏心受压构件长期作用下钢管与核心混凝土徐变应力增量计算公式,计算值与试验结果吻合较好。进一步的数值分析表明,截面含钢率变化会显著影响钢管应力增量值的变化,但对核心混凝土应力增量影响不大;随着偏心率的增大,相同含钢率下钢管与核心混凝土应力增量几乎均呈线性变化。增大截面含钢率可降低钢管由徐变产生的附加内力,但根据截面内力按刚度分配的原则,钢管更多地承担外力,使钢管的总内力呈增大趋势,核心混凝土承受的外力显著减小,不利于钢管混凝土构件性能的发挥。     

圆钢管H型钢再生混凝土短柱的轴压承载力分析

为了研究圆钢管H型钢再生混凝土短柱轴压力学性能，对此类构件轴压承载力计算公式进行了理论推导，基于极限分析法，运用双剪统一强度理论，并依据H型钢和钢管对核心区再生混凝土约束效果的不同，分别计算H型钢约束区再生混凝土和钢管约束区再生混凝土承载力，提出一套圆钢管H型钢再生混凝土短柱轴压承载力计算公式，考虑了钢管内径厚比、套箍系数、H型钢配钢指标以及再生粗骨料取代率对短柱轴压承载力的影响, 同时也适用于无H型钢的圆钢管再生混凝土短柱轴压承载力计算. 将推导得到的钢管有效约束力代入承载力计算公式所得结果与相关试验结果对比误差在10%以内，吻合较好，验证了承载力计算公式的有效性和精确度.      

四肢变截面钢管混凝土格构柱恢复力模型计算方法

提出了四肢变截面钢管混凝土格构柱抗震性能有限元分析方法, 应用OpenSEES通用程序对试件进行建模, 计算了格构柱荷载-位移滞回曲线与水平峰值荷载; 以柱肢坡度、轴压比、长细比、支主管面积比、柱肢钢材强度、混凝土强度、缀管布置形式等为拓展参数, 研究了各参数对变截面平缀管式和斜缀管式钢管混凝土格构柱荷载-位移骨架曲线的影响规律; 借鉴等截面钢管混凝土格构柱骨架曲线统一算法的计算框架, 采用等效长度法, 拟合得到四肢变截面钢管混凝土格构柱骨架曲线各特征值(弹性刚度、水平峰值荷载、峰值荷载位移与下降段刚度) 的计算公式; 结合骨架曲线计算模型, 推导了恢复力模型的计算公式, 并进行了实例验证。研究结果表明: 轴压比、长细比、柱肢坡度、支主管面积比和材料参数是影响变截面格构柱抗震性能的关键参数, 且与等截面格构柱影响规律具有共性, 数值相差不超过20%;各试件特征值计算结果与有限元分析结果均吻合良好, 两者之比为0.990~1.029, 均方差为0.105~0.153, 误差基本控制在15%内; 四肢变截面钢管混凝土格构柱恢复力模型计算误差小于12%, 计算结果可靠。      

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．     

有初应力的钢管混凝土偏压构件极限承载力计算

应用有限元方法对有初应力的钢管混凝土偏压试件进行了非线性分析,算例计算结果与试验结果吻合良好．应用该方法,以长细比、偏心率和初应力度为主要参数对有初应力的钢管混凝土偏压构件进行了受力性能分析．分析结果表明,初应力度对于偏压短柱受力的影响与初应力对轴压柱的影响基本相同;对于偏压长柱,稳定极限承载力随着初应力增大呈非线性下降趋势,最大下降幅度可达20％,同时稳定极限荷载所对应的挠度也相应增大．增加钢号等参数,对大量进行了有限元计算,给出了极限承载力的初应力度影响系数（有初应力构件的极限承载力与无初应力构件的极限承载力之比）的简化计算公式．最后,以表格的形式给出仅含两个主要参数（长细比和初应力度）的初应力度影响系数,以供工程中更加简便、偏安全的应用．     

纵向初应力作用下圆钢管混凝土轴压短柱受力机理

应用连续介质力学,确立钢管在纵向初应力作用下的圆钢管混凝土同心圆柱体钢管和混凝土受压时的计算模型,推导了初应力作用下的钢管混凝土组合弹性模量计算公式和组合应力-应变关系全曲线的表达式,分析了不同初应力系数下钢管混凝土加载过程中的钢管轴向应力-应变关系、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-应变关系的变化情况,探讨了初应力系数对钢管混凝土力学性能的影响。分析结果表明:随着钢管纵向初应力的增大,核心混凝土的纵向刚度、径向压应力、纵向强度与钢管环向拉应力也有所降低,而相应的钢管纵向压应力有所增加,套箍约束作用和极限承载力也有所降低,但对组合弹性模量影响不大。     

考虑几何非线性及施工的钢管混凝土拱桥徐变

为研究大跨度钢管混凝土拱桥的徐变行为,基于混凝土徐变的B3模型,采用结构徐变效应分析的龄期调整有效模量法,建立了结构徐变的有限元分析模型.在此基础上,基于协同转动法考虑大跨度结构的几何非线性;利用生死单元技术模拟拱桥的分阶段施工过程;最后结合某大跨度中承式钢管混凝土拱桥,分析了考虑几何非线性和施工过程的徐变效应.数值分析表明:考虑这两个因素后拱肋挠度、钢管应力的变化在10%以内,而拱肋混凝土应力的变化可达50%;在分析大跨度钢管混凝土拱桥的徐变效应时,必须考虑几何非线性及施工过程与徐变的耦合作用.      

初应力对钢管混凝土哑铃形长柱受力性能的影响

进行了初应力对钢管混凝土哑铃形轴压长柱试件的试验研究．在试验研究的基础上,进行了以长细比、偏心率和初应力度为参数的有限元分析,探讨了初应力对其力学性能的影响及其极限承载力的计算方法．分析结果表明,有初应力的钢管混凝土哑铃形柱的受力性能与有初应力的单圆管的相似．初应力使构件弹塑性阶段提前、弹性极限荷载及切线刚度降低．初应力对极限承载力影响不大,但随着长细比的增大而增加,长细比较小时对其可忽略不计．最后,给出了考虑初应力影响的钢管混凝土哑铃形构件极限承载力的实用计算方法．     

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。      

长期负载下CFRP约束混凝土圆柱轴压试验研究

为探讨长期负载下混凝土的收缩徐变和CFRP（碳纤维布）徐变对CFRP约束混凝土柱轴向受压性能的影响,在3种不同加载模式下对12个圆柱进行了长期负载轴压试验,研究了在不同加载模式和不同负载水平下试件的破坏特征及长期荷载对约束柱变形、峰值点应力和应变的影响。试验结果表明:CFRP包裹后的试件均是由于纤维环向拉断导致柱子最终丧失承载力,且CFRP拉断位置一般集中分布在试件的中部附近;在长期荷载作用下,CFRP包裹后的试件比未包裹试件的长期变形要小,并随负载水平的提高,试件的长期变形增大;在不同加载模式下,长期负载对峰值点应力、应变的影响各不相同;初始负载对峰值点应力、应变的影响随负载水平的提高而增大,在负载水平较高时,峰值点应力降低约13%,峰值点应变降低约6%。