高温后中空夹层钢管混凝土柱轴压性能研究

为了分析高温后中空夹层钢管混凝土（简称CFDST）构件轴心受压力学性能,在试验验证的基础上,采用数值模拟的方法对高温后的轴压工作机理进行剖析,探讨温度、空心率、名义含钢率、内外钢管屈服强度及混凝土抗压强度对CFDST力学性能的影响。研究结果表明：随着构件曾经历温度的升高,极限承载力呈下降趋势;外钢管屈服强度对CFDST构件极限承载力的提高有显著影响,混凝土强度对提高常温阶段构件的极限承载力影响较大,但随着温度的升高,影响逐渐降低,空心率、内钢管的屈服强度对高温后CFDST构件极限承载力影响很小。     

应用复合梁单元实现钢管混凝土拱桥的极限承载力分析

进行大跨度钢管混凝土拱桥的极限承载力分析,需要综合考虑几何和材料非线性、混凝土收缩和徐变、温度变化等多种因素的影响。本文从固体力学的基本理论出发,建立适于考虑上述诸多因素的复合梁单元,阐述了基于该单元的钢管混疑土拱桥极限承载力分析程序的实现方法,并通过与一个哑铃形截面钢管混凝土组合式拱肋极限承载力试验结果的对比验证了其可行性。     

初应力对大跨度钢管混凝土拱桥极限承载力的影响

针对钢管混凝土拱桥施工中存在钢管初应力的现状,采用大型有限元软件ANSYS对某主跨368 m的钢管混凝土拱桥进行了施工过程模拟仿真,在考虑双重非线性和一致几何缺陷后,得到了无初应力与有初应力的极限承载力稳定系数。研究结果表明,钢管混凝土拱桥的钢管初应力度较大,且混凝土收缩徐变引起的初应力不容忽视;初应力不仅对大跨度钢管混凝土拱桥的面内极限承载力有一定的影响,而且对于面外极限承载力有着不可忽略的影响。     

钢管混凝土脱空及PBL连接键影响分析

介绍并验证了采用ABAQUS有限元软件计算钢管混凝土短柱极限承载力的方法,计算分析了不同脱空率下钢管混凝土短柱破坏模式及极限承载力,对比分析了在脱空部位设PBL连接键后脱空钢管混凝土短柱的受力性能。结果显示:随着脱空率的增大,钢管混凝土短柱的极限承载能力不断下降;在脱空部位设PBL连接键后,钢管混凝土的破坏模式发生变化,破坏阶段的承载能力有所提高,且当脱空率在0~4%或大于16%范围内时,PBL连接键对脱空钢管混凝土短柱极限承载力起增强作用,而当脱空率约在4%~16%范围内时,设PBL的钢管混凝土短柱极限承载力反而低于原脱空钢管。     

膨胀剂对钢管混凝土徐变及承载力的影响研究

为了研究膨胀剂对密闭钢管混凝土徐变及承载力的影响,基于CEB/FIP理论,采用数学方法,对钢管混凝土的核心混凝土的徐变进行理论计算,在试验构件尺寸不变的基础上,通过改变核心混凝土中膨胀剂的掺量,分析膨胀剂对钢管混凝土徐变的影响,最后对构件进行极限承载力试验。得出采用CEB/FIP方法的理论计算值与试验值较为吻合,对钢管混凝土徐变和承载力,膨胀剂有最佳掺量,并且徐变对密闭钢管混凝土的极限承载力稍有提高。     

高温后钢管高性能混凝土轴压短柱力学性能研究

通过48根高温冷却后钢管高性能混凝土(C80)短柱的试验研究,探讨了火灾温度、恒温持续时间、含钢率等因素对高温后钢管高性能混凝土短柱极限强度、峰值应变、平台强度等的影响,并对构件高温后的工作机理进行了较深入的分析。试验表明,随着火灾温度的升高和恒温时间的增加,高温后钢管高性能混凝土短柱极限承载力整体上呈降低趋势,且温度高于500℃后,其下降速度更快,而在其他条件相同时,高温后钢管高性能混凝土短柱的极限承载力随含钢率增加略有提高。根据试验结果,建立了高温后钢管高性能混凝土组合材料应力 应变关系曲线计算公式和极限强度、峰值应变、平台强度、极限承载力等经验计算公式,其计算结果与实测结果吻合较好。     

极限平衡法分析钢骨-钢管混凝土短柱承载力的简化方法

从钢骨-钢管混凝土组合柱的工作机理出发,分析了其各组成部分应力状态,提出了计算钢骨-钢管混凝土轴压短柱的简化模型。根据组合柱各组成部分极限(屈服)条件,应用极限平衡理论建立了截面的力学平衡方程,基于钢骨翼缘对核心混凝土的附加约束,推导了该组合柱的轴压极限承载力计算公式。计算结果表明,有关实验值与本文理论计算结果较吻合。     

膨胀剂掺量对钢管混凝土轴压性能影响试验研究

钢管混凝土中由于膨胀剂的加入补偿收缩作用明显,并产生一定的膨胀应力,使核心混凝土与钢管壁紧密结合。在钢管的紧箍力下,核心混凝土处于三向受压状态,能与钢管协同工作,从而提高钢管混凝土构件的极限承载力。本文对膨胀剂掺量分别为0,4%,8%,12%的钢管混凝土试件轴压下环向应力和承载能力进行试验研究。结果表明:膨胀剂掺量的增加会导致钢管壁环向应力增大从而降低轴压下钢管的承载力,并非膨胀剂掺量越多钢管混凝土极限承载力越大,掺量为4%时钢管极限承载力最高;将钢管混凝土极限承载力计算公式应用于掺膨胀剂钢管混凝土计算结果偏小,会造成原材料的浪费。     

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。     

方钢管自密实混凝土加固钢筋混凝土方柱轴心受压承载力

采用统一强度理论,对方钢管自密实混凝土加固钢筋混凝土方柱的轴心受压机理和约束模型进行分析,考虑方钢管材料的特点及对混凝土的约束作用,提出了方钢管自密实混凝土加固钢筋混凝土方柱的轴心受压承载力计算公式,将计算公式与文献试验结果进行对比,验证了该理论公式的正确性,并得出统一强度理论参数b、钢管厚度t、参数k等因素对承载力的影响规律。该结果为此类方钢管自密实混凝土加固钢筋混凝土方柱轴心受压承载力的计算提供了一定的理论依据。     

钢管混凝土构件承载力影响因素研究

为了深入研究钢管混凝土柱的受力机理,开展了9个钢管混凝土柱的轴压和偏压试验,建立有限元软件ANSYS精确数值模型,重点分析材料等级、偏心率、径厚比和长径比等试验因子对钢管混凝土柱极限承载力的影响规律,可以发现数值分析结果与试验观测数据几乎一致,验证了数值模型的准确性,两者研究结果表明:钢管混凝土构件极限承载力和核心混凝...     

受多重约束的钢管内混凝土受力性能数值分析

基于受多重约束的钢管内混凝土受力性能试验研究结果,运用有限元软件ANSYS建立带有芯钢管的钢管混凝土节点核心区有限元分析模型,进行受多重约束的钢管内混凝土受力性能数值分析,与试验结果进行了对比,并对影响钢管内混凝土承载能力的因素进行了分析。研究结果表明有限元模型计算所得极限承载力与实测结果吻合较好,同时得到了混凝土强度、外围箍筋强度、芯钢管强度与受多重约束的芯钢管内混凝土极限承载力关系曲线。     

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。     

钢管自密实再生混凝土短柱的承载力计算方法

自密实再生混凝土的骨料粒径较普通混凝土小,且再生骨料的性能较天然骨料低。因此,钢管自密实再生混凝土的承载能力与钢管普通混凝土存在一定差异。本文分析了现有的钢管普通混凝土短柱轴压和偏压承载力计算公式的适用性,基于统一理论和极限平衡理论提出了相应的钢管自密实再生混凝土短柱轴压承载力计算公式,基于经验系数法提出了钢管自密实再生混凝土短柱偏压承载力的计算公式。研究结果表明:所提出的实用计算公式能准确地计算钢管自密实再生混凝土短柱的轴压和偏压承载力。     

脱空钢管混凝土偏心受压力学性能试验研究

本文进行了30个核心混凝土脱空的钢管混凝土偏心受压构件试验研究,试验参数有脱空率、偏心率、加载模式及构件长细比.试验过程中记录了试件在各级荷载下的纵向、横向变形,以及中截面纵向、横向应变,获得了试件破坏时承受的最大荷载.试验结果表明,核心混凝土脱空降低了钢管混凝土极限承载力,脱空率越大,极限承载力越小;偏心率越大,极限承载力也越小;在脱空一侧加载较之在非脱空一侧加载的极限承载力小;脱空对长柱极限承载力影响比短柱小.     

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。     

带有芯钢管的钢管混凝土节点核心区竖向承载力分析

基于带有芯钢管的钢管混凝土节点承载力试验研究结果,运用有限元软件 ANSYS 建立带有芯钢管的钢管混凝土节点核心区有限元分析模型,进行节点竖向承载力数值分析,与试验结果进行了对比,并对影响钢管混凝土节点核心区承载能力的因素进行了分析.研究结果表明:有限元模型计算所得极限承载力与试验实测结果吻合较好;混凝土强度、芯钢管强度、外围纵筋和箍筋的强度均对节点核心区的竖向承载力影响较大.     

客运专线中"V"型钢管混凝土拱桥极限承载力研究

针对铁路钢管混凝土拱桥桥面较窄、承受活载较大、稳定问题突出的特点,采用弹性屈曲,几何非线性屈曲,几何和材料双重非线性屈曲3种方法对钢管混凝土拱桥极限承载力进行分析,并以某客运专线上的一“V”型墩刚构,主跨为220 m中承式钢管混凝土拱桥为例,运用有限元程序对该桥的极限承载力进行参数分析与比较,给出影响拱桥极限承载力的主要参数。研究结果表明:结构极限承载力与结构材料非线性、材料屈服应力、荷载分布方式以及温度的变化有关联。这些参数的选择与使用,与结构极限承载力的准确度密切相关。     

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.     

钢管混凝土拱桥稳定极限承载力的线弹性迭代方法

利用单一组合材料线弹性梁单元建立钢管混凝土拱桥稳定极限承载力计算的有限元分析模型,并以压弯稳定承载力相关方程为基础,通过全面试验法和回归分析方法建立具有广泛适用性的钢管混凝土构件压弯稳定分析的齐次广义屈服函数。结合弹性模量缩减法,研究用于钢管混凝土拱桥稳定极限承载力计算的线弹性迭代方法。通过与试验结果及不同数值方法计算结果的对比分析表明:建立的齐次广义屈服函数能够克服传统广义屈服函数容易受荷载初始值影响的缺陷;通过弹性模量缩减法调整弹性模量实现结构内力重分布,利用线弹性迭代方法计算结构的极限承载力,克服了增量非线性有限元法的局限性,能够取得更高的计算精度和效率;钢管混凝土拱桥规范建议的稳定系数表达式具有良好的稳定性与适用性。