方中空夹层钢管混凝土轴压短柱力学性能对比试验研究北大核心

对4种不同截面形式的钢管混凝土试件进行轴压对比试验,试件分为方实心试件、方套圆中空夹层试件和2种内管不同放置形式的方套方中空夹层试件。试验结果表明:所有试件达到极限承载力之后,均出现外管焊缝开裂、内管向内凸曲的现象;在空心率不太大的情况下,方中空夹层钢管混凝土的轴压承载力比方实心钢管混凝土大;方实心试件比方中空夹层试件的横向应变发展快,方套圆中空夹层试件比方套方中空夹层试件的横向应变发展更快;采用有限元分析软件ABAQUS对轴压试件的荷载—变形全过程进行计算,得到的极限承载力与试验结果吻合较好。     

方中空夹层钢管混凝土轴压短柱力学性能对比试验研究

对4种不同截面形式的钢管混凝土试件进行轴压对比试验,试件分为方实心试件、方套圆中空夹层试件和2种内管不同放置形式的方套方中空夹层试件。试验结果表明:所有试件达到极限承载力之后,均出现外管焊缝开裂、内管向内凸曲的现象;在空心率不太大的情况下,方中空夹层钢管混凝土的轴压承载力比方实心钢管混凝土大;方实心试件比方中空夹层试件的横向应变发展快,方套圆中空夹层试件比方套方中空夹层试件的横向应变发展更快;采用有限元分析软件ABAQUS对轴压试件的荷载—变形全过程进行计算,得到的极限承载力与试验结果吻合较好。     

方中空夹层钢管混凝土轴压构件的理论研究

在确定了钢材和混凝土本构关系模型的基础上,采用数值方法,对方中空夹层钢管混凝土轴压构件的荷载—变形关系曲线进行了计算,计算结果和试验结果吻合良好。     

方中空夹层钢管混凝土柱轴压工作机理的研究

利用有限元软件ABAQuS建模对方中空夹层钢管混凝土轴心受压时的荷栽一变形全过程进行了计算,计算结果与试验结果符合良好.在此基础上,对荷载一变形全过程中内外钢管和混凝土所承担的荷栽及其相互作用力进行了分析,并考察了空心率、名义含钢率和材料强度等因素对相互作用力的影响.     

方中空夹层钢管混凝土压扭构件承载力计算方法研究

在有限元计算结果得到既有试验结果验证的基础上,采用有限元法分析各参数对方中空夹层钢管混凝土压扭构件T/Tu-N/Nu相关曲线的影响。分析表明,长细比变化时对T/Tu-N/Nu相关曲线影响较显著,而内外钢管强度、混凝土强度、空心率、内管径厚比和名义含钢率变化时对其影响不明显。在此基础上,提出了方中空夹层钢管混凝土压扭构件承载力简化计算方程,将简化计算值与有限元计算值、试验值进行比较,吻合良好,可为工程设计提供参考。     

圆中空夹层钢管混凝土压弯构件滞回模型研究

利用有限元方法,对往复荷载下圆中空夹层钢管混凝土压弯构件的荷载-位移全过程进行了计算,有限元模型中考虑了往复荷载下混凝土的刚度和强度退化,同时考虑了钢材的包兴格效应,计算结果与试验结果符合较好.在此基础上,分析了构件名义含钢率、轴压比、长细比、空心率等对该类构件荷载-位移滞回骨架曲线的影响.最后,提出了一种简化的圆中空夹层钢管混凝土压弯构件荷载-位移滞回关系模型.     

方中空夹层钢管混凝土轴压构件的试验研究

以空心率和钢管宽厚比为主要变化参数,进行了14个轴压构件的试验研究,考察了空心率和宽厚比对方中空夹层钢管混凝土轴压试件力学性能的影响。     

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。     

方中空夹层钢管混凝土压弯构件滞回性能的有限元分析

研究方中空夹层钢管混凝土压弯构件的滞回性能是进行该类结构弹塑性动力反应分析的基础。本文利用有限元软件ABAQUS建模,模型中合理地考虑了往复荷载作用下混凝土的损伤以及刚度和强度退化,同时考虑了钢材的包兴格效应,对往复荷载下方中空夹层钢管混凝土压弯构件的荷载—位移全过程进行了计算,计算结果与试验结果符合较好。在此基础上,结合钢管和混凝土的纵向应力分布云图对构件的荷载—位移全过程进行了分析,这对深入研究该类构件的工作机理有重要意义。     

钢管混凝土界面黏结力的组成试验研究

为了探索钢管混凝土界面黏结力的大小及组成情况,通过对7根钢管内表面涂抹不同比例黄油的钢管混凝土试件的推出试验,对钢管混凝土中的界面破坏机理、黏结强度、黏结力的组成情况进行研究.根据试验结果,给出了各个试件的荷载—滑移曲线;分析了钢管混凝土黏结滑移变化过程和黏结力组成情况;得到了黏结力的大小及组成情况.     

L形加肋钢管混凝土短柱轴压力学性能研究

为考察不同加肋形式对L形钢管混凝土轴压力学性能的影响,共设计8根钢管混凝土轴压短柱试件(2根无肋,6根加肋),进行加压试验,并对比所有试件受压后的截面破坏模态、屈曲形态和位置以及荷载-纵向应变关系曲线,通过ABAQUS有限元软件进行仿真建模,并结合有限元计算轴压全过程曲线、钢管与混凝土的相互作用力分布以及钢管截面上的应力云图纵向分布情况对不同加肋形式构件进行轴压工作机理分析。结果表明:钢管外壁鼓曲、焊缝开裂是8根L形钢管混凝土轴压试验构件在破坏时的普遍表现;布置纵向加劲肋能显著提高试件的极限承载力和延性;对于间断加肋试件,减小其肋间间距可显著提升试件的约束效果;设置在阴角处的加劲肋对提升试件受压性能的效果不明显;钢管对混凝土的约束在无肋试件中主要集中在角部,加肋试件的约束主要集中在肋与角部处;综合考虑焊缝数量、加劲肋面积以及加肋后效果,L-WR-5的加肋方式最优。     

圆中空夹层钢管混凝土柱抗剪承载力计算研究

利用有限元软件ABAQUS数值模拟了圆中空夹层钢管混凝土柱受剪切作用时剪应力与剪应变的关系曲线,并通过对大量算例的分析,确定了构件不同破坏形式的剪跨比范围,研究了内外钢管屈服强度、截面名义含钢率、内管径厚比、空心率及混凝土强度对剪应力-剪应变关系曲线的影响规律。研究结果表明:剪跨比不大于0.1时,圆中空夹层钢管混凝土柱抗剪承载力可按纯剪构件计算,并给出了抗剪承载力的简化计算公式。公式计算结果与有限元计算结果吻合较好。     

钢管活性粉末混凝土界面粘结强度试验研究

参照传统钢管混凝土粘结强度的设计理论与试验方法,设计2组钢管活性粉末混凝土(ReactivePowder Concrete,RPC)柱试件,进行钢管与RPC之间界面粘结强度试验研究.考虑施工条件以及工程造价等因素,对RPC配合比和试件养护条件进行了优化.通过试件的反复推出试验,得到钢管RPC柱的荷载-滑移曲线.试验研究结果表明,钢管RPC试件的第1次轴心推出试验曲线与普通钢管混凝土试件的轴心推出试验曲线有相似的规律,而其反复轴心推出试验曲线与普通钢管混凝土试件的反复轴心推出试验曲线的规律有差异,而且钢管RPC试件的奇数次轴心推出试验曲线与偶数次轴心推回试验曲线没有对称性;采用蔡绍怀提出的粘结强度计算公式计算得到的钢管RPC粘结强度与试验得到的结果相近;自然养护条件下RPC的立方体强度约为蒸汽养护条件下的88%,自然养护条件下钢管RPC的粘结强度低于蒸汽养护条件下钢管RPC的粘结强度.     

酸雨环境下方钢管再生混凝土偏心受压试验研究

对酸雨腐蚀后的9根方钢管混凝土进行偏心受压试验研究,主要考虑偏心距、混凝土类型和酸雨腐蚀率变化对试件力学性能的影响。研究表明:整体上酸雨腐蚀试验与法拉第电化学腐蚀定律吻合较好,随着腐蚀率的增加,试件极限承载力、前期刚度及延性均有所降低;混凝土类型对试件破坏形态、极限承载力和前期刚度影响不大,钢管再生混凝土的延性略差于同等条件下的钢管普通混凝土;随着偏心距的增加,试件达到峰值荷载前竖向相对压缩率增大,刚度减小。采用有限元软件对所有试件进行建模分析,整体上有限元建模方法能够较好模拟酸雨环境下方钢管再生混凝土偏心受压全过程,计算所得试件的极限承载力与试验结果较吻合。     

加载方式对钢管混凝土轴压短柱受力性能影响的试验研究

钢管混凝土在铁路拱桥和桥墩中都有良好的应用前景.将实际工程中钢管混凝土结构的加载形式归纳成全断面加载、荷载仅施加于核心混凝土、荷载仅施加于钢管和钢管有初应力等4种.进行这4种不同加载方式(含初应力)对钢管混凝土轴压短柱受力性能影响的试验研究.试验结果表明,整个断面加载、荷载仅施加于核心混凝土和钢管有初应力这3种加载方式下试件的极限承载力相差不大,但套箍作用和刚度有一定的变化;对于荷载仅加于钢管的试件,其极限承载力与刚度均有较大幅度的降低,可不考虑钢管对混凝土的套箍作用.最后,在试验研究基础上讨论在这4种不同加载方式作用下试件的极限承载力计算方法.     

基于神经网络的矩形钢管高强混凝土计算方法

矩形钢管混凝土结构在国内外已经广泛应用,许多规范中也规定了其计算方法,但是各个规范中矩形钢管混凝土的计算结果并不一致,并且随着工程中混凝土强度越来越高,并不是所有的规范都适用于矩形钢管高强混凝土计算。基于神经网络方法,搜集近年来国内外矩形钢管高强混凝土轴压短柱试验数据,并用这些数据训练了两个以不同参数为输入、以承载力为输出的神经网络模型ANN-1和ANN-2,经过调试和验证,得到了准确和稳定的模型。最后对矩形钢管高强混凝土进行了参数化分析,并与规范计算值进行对比,评价了规范中的计算方法,并进一步证明模型可以用于矩形钢管高强混凝土承载力的预测。     

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。     

矩形钢管混凝土梁受弯性能试验研究

通过8根矩形钢管混凝土梁的试验,研究分析了矩形钢管混凝土梁的受力特点和承载能力,结果表明：矩形钢管混凝土梁具有优良的变形能力、较高的承载力和稳定的后期承载力与变形性能,钢与混凝土得到了充分利用。将矩形钢管混凝土梁的受力性能与钢筋混凝土梁和钢梁的受力性能进行了对比分析,矩形钢管混凝土梁在承载力、变形能力、经济效益等方面较之其他梁有一定的优势。     

反复荷载作用下活性粉末混凝土空心桥墩

通过5个大比例尺活性粉末混凝土空心矩形桥墩试件在低周反复荷载作用下的受力性能试验,对试件的破坏形态、滞回特性、延性性能和耗能能力进行研究,分析纵向配筋率、配箍率等因素对试件受力性能的影响.结果表明,配置了横向箍筋的空心矩形桥墩试件的延性性能和耗能能力得到明显提高,具有良好的抗震性能.利用基于平截面假定的条带法编制了数值分析程序,分析试件弯矩与转角的关系,理论计算结果与试验结果吻合较好.     

钢管含砖骨料再生混凝土柱轴压力学试验研究

通过20根钢管含砖骨料再生混凝土圆柱试件的轴压试验,分析再生粗骨料取代率、套箍系数等对试件轴压性能影响,观察试件受力全过程以及破坏形态,得到钢管含砖骨料再生混凝土试件的应力-应变全过程曲线,分别分析2个参数对试件承载、应力应变行为等影响,试验表明:钢管含砖骨料再生混凝土与普通钢管混凝土具有相似的破坏过程,再生粗骨料取代率与套箍指标均对承载能力和变形性能有影响。同时,分别用套箍混凝土理论、统一强度理论和叠加计算理论中的12个公式进行承载力计算分析,与试验值进行比较,结果表明:套箍混凝土理论计算值较接近试验值,统一强度理论较为安全,叠加计算理论值安全储备最大。最后,对计算结果较为安全且精确度较高的规范GB(50936—2014)中的公式进行修正,考虑再生粗骨料取代率的影响,提出修正系数θ,并验证修正系数的正确性。