圆钢管混凝土柱轴压承载力计算探讨

在大量国内外实验数据分析的基础上,回归了钢管混凝土轴压短柱强度承载力和长柱稳定承载力的计算公式,计算结果与实验结果符合较好;该公式计算简单,物理概念明确,可为工程设计提供参考.     

装配式圆钢管约束混凝土柱的轴压性能

为了研究钢套管及套筒连接装配式圆钢管约束混凝土柱轴压性能,基于试验研究结果,对钢套管及套筒连接装配式圆钢管约束混凝土柱轴压性能进行了有限元分析.首先通过有限元建立了现浇式和装配式圆钢管约束混凝土柱模型;然后从承载力-平均纵向应变关系曲线、钢管应力、钢筋应力和混凝土应力方面对比了现浇式与装配式柱的轴压性能;其次分析了装配式柱变形形态及受力机理;最后提出了装配式柱轴压承载力计算方法.研究结果表明:与现浇式柱相比,装配式柱也具有良好的轴压性能和延性性能,钢管及钢套管对核心混凝土的约束作用更强,轴压承载力提高幅度为1.94%～6.17%;增加钢管厚度对提高装配式圆钢管约束混凝土柱轴压承载力最有效,提高幅度达59.15%,增加箍筋间距对其轴压承载力影响较小,减小幅度为2.91%;钢管纵向应力在靠近钢套管与钢管连接处较大,钢管环向应力在钢管通缝上、下附近区域较大,在钢套管装配处也较大;所提装配式柱轴压承载力公式计算值(Nuc)与有限元值(Nuf)、试验值(Nut)的比值均值分别为0.964、1.014,方差分别为0.003 5、0.002 9.     

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．     

轴压作用下CFRP加固圆钢管短柱的静力承载力分析

为了研究轴压作用下碳纤维增强复合材料(carbon fibre-reinforced polymer,CFRP)加固圆形空心截面(circular hollow section,CHS)钢管短柱的极限承载力,对轴压作用下CFRP加固CHS钢管短柱进行了理论和数值分析.理论分析中,利用等效截面法推导了两种不同粘贴方式(全环向粘贴以及环向和纵向交替粘贴)的CFRP加固圆钢管短柱在轴压作用下静力承载力的理论计算公式;数值分析中,将特征值屈曲与Riks法相结合建立了轴压作用下CFRP加固圆钢管短柱的非线性有限元分析模型.对该模型中的环向和纵向CFRP进行应力分析后发现,环向CFRP处于拉伸状态,约束钢管的径向变形;纵向CFRP会承担轴压荷载中的部分压力,限制钢管的变形.最后,将所建立的有限元分析模型结果和所推导的理论公式结果与已有文献的试验结果进行对比,发现三者之间的最大误差不超过2%,验证了建立的有限元模型和所推导的理论公式分析结果的准确性.     

CFRP-圆钢管混凝土偏压柱承载力回归分析

根据16根CFRP-圆钢管混凝土偏压柱承载力的试验研究,对CFRP-圆钢管混凝土偏压柱的受力性能及工作机理进行简要分析;并且以钢管混凝土理论计算及CFRP-圆钢管混凝土轴压短柱理论计算为基础,回归出CFRP-圆钢管混凝土偏心受压构件的简化计算式;应用简化计算式的计算结果与实验结果吻合良好且偏于安全,满足工程需要。     

方中空夹层钢管混凝土轴压柱承载力有限元分析

深入研究方中空夹层钢管混凝土构件的力学性能是该类结构的基础.文章结合已有文献中方中空夹层钢管混凝土柱的轴压试验,采用ANSYS软件分析钢管混凝土轴压构件,混凝土采用考虑钢管约束效应的本构关系,钢材采用双线形随动强化模型,采用ANSYS(APDL)编制命令流,并结合数值方法对方中空夹层钢管混凝土轴压柱的荷载-变形关系的分析.显示ANSYS计算结果和试验结果以及数值计算吻合较好.     

初应力钢管混凝土构件承载力的试验研究

通过对8个有、无初应力钢管混凝土构件承载力的试验,研究钢管初应力对钢管混凝土构件承载力的影响及其变化规律,试验结果与理论计算结果吻合良好。     

超高性能砂浆砌体短柱轴压试验

为改善砌体柱的受力性能,提出了采用新型超高性能砂浆(UHPM)的砌体柱(UMC),以烧结砖和混凝土砖为研究对象,分别进行了2组UMC的轴压试验,通过与传统砂浆砌体柱(MC)进行对比,探讨了UMC轴压受力机理与破坏模式,评估了现行规范关于砌体轴压承载力计算公式对UMC的适用性,提出了UMC轴压承载力预测公式。研究结果表明：UMC与MC的受力全过程相似,均经历了裂缝前受力阶段、裂缝开展阶段和破坏阶段;但UMC的初裂荷载远高于MC的初裂荷载,烧结砖与混凝土砖UMC分别为相应MC的2.36倍和2.45倍,且都大于MC的极限荷载;UMC与MC均因砌块破坏而丧失承载力,MC的破坏表现出明显的脆性,裂缝主要发展于砂浆与砌块接触面,而UMC的破坏表现出较好的延性,砌块的压碎程度远大于MC;与MC相比,UMC中砂浆不再是一个薄弱环节,UHPM对砌块的横向变形起约束作用,可显著提高砌体柱的承载力,烧结砖和混凝土砖UMC抗压承载力分别为MC的1.74倍和2.00倍,表明UHPM在砌体结构中的应用具有相当的可行性;采用现行规范中的MC强度计算公式将高估UMC的承载力,提出的UMC强度计算公式同时考虑了砌块的强度与UHPM对砌块约束作用。     

轴心受压FRP约束混凝土柱应力-应变关系曲线计算

采用多轴应力下Ottosen混凝土应力一应变关系及Ottosen破坏准则，以核心混凝土与FRP约束层变形协调为边界条件，通过编制程序对FRP约束混凝土轴压短柱应力一应变关系曲线进行了计算，并与试验结果进行了对比，结果表明理论计算方法与实验结果吻合良好．     

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.     

钢管混凝土拱桥拱肋刚度设计取值分析

为了解桁式钢管混凝土拱肋弦管设计刚度对拱桥受力性能计算结果的影响, 以一座钢管混凝土多肢桁式拱桥为实例, 建立了有限元模型, 进行了弦管截面设计刚度取值的参数分析, 在对已建钢管混凝土桁式拱桥的截面构成进行调查的基础上, 提出了桁式拱桥截面设计刚度取值建议, 即根据不同的计算要求, 混凝土截面刚度折减系数取1.0或0.4。分析结果显示, 按照该建议, 截面的内力计算值为实测值的1.2~1.5倍, 变形计算值为实测值的1.5~1.9倍。可见, 此取值建议可以保证桁式钢管混凝土拱桥的设计具有一定的安全储备。     

带管翼缘的钢-混凝土组合梁抗弯性能试验研究

为了研究带钢管混凝土上翼缘的钢-混凝土组合梁在静载作用下的抗弯性能,进行了组合梁静力试验,建立了组合梁有限元模型,进行了非线性静力变参数分析。基于钢材的理想弹塑性模型和圆形钢管约束混凝土模型,建立了正截面抗弯承载力理论分析模型。研究结果表明:新型组合梁满足平截面假定,抗弯承载力大,延性好,钢管内填混凝土与管壁无滑移;极限抗弯承载力随含钢率与钢材的屈服强度的提高而增大,管内填混凝土强度的提高对极限承载力影响不大,但可以显著提高其延性,因此,在新型组合梁设计过程中要考虑内填混凝土强度和上翼缘钢管屈服强度之间的匹配关系;极限抗弯承载力试验值与理论计算值的比值为1.07,说明理论分析模型偏于安全。     

钢管砼拱桥徐变分析软件的开发

砼徐变是钢管砼拱桥的基本特性,对钢管砼拱桥的受力和线形有不可忽视的影响.本文介绍了钢管砼拱桥徐变软件的开发原理、系统功能和实现方法,以及它的前后处理、徐变的有限元计算模块.     

公路工程钢管砼压弯构件可靠性分析

根据《公路工程结构可靠度设计统一标准》GB/T50283 1999的规定,对《钢—混凝土组合结构设计规程》DL/T5085 1999中钢管砼压弯构件的承载力计算公式进行了可靠度分析.结果表明,其计算公式可靠指标β值都在4 2以上,满足GB/T50283 1999的要求,可供公路工程钢管砼构件设计时参考.     

波形钢腹板-钢管混凝土桁式弦杆组合梁桥疲劳性能

为研究波形钢腹板-钢管混凝土桁式弦杆组合梁的热点应力分布规律、疲劳性能演化和疲劳破坏形式,开展了波形钢腹板-钢管混凝土(CSW-CFST)桁式弦杆组合梁和波形钢腹板-钢管(CSW-ST)桁式弦杆组合梁疲劳性能试验和有限元分析;研究了CSW-CFST和CSW-ST桁式弦杆组合梁疲劳性能的异同,分析了弦杆内混凝土改善组合梁疲劳性能的本质原因,探讨了CSW-CFST桁式弦杆组合梁疲劳寿命的评价方法,并将采用美国石油协会(API)、国际管结构发展与研究委员会(CIDECT)和挪威船级社(DNV)设计标准所得CSW-CFST桁式弦杆组合的梁疲劳寿命分别与试验结果进行了对比。研究结果表明：采用线性外推方式得到的CSW-CFST桁式弦杆组合梁热点应力为二次外推方式所得的1.036倍,偏安全角度考虑,CSW-CFST桁式弦杆组合梁热点应力宜采用线性外推求解;组合梁斜腹板段热点应力明显大于直腹板段,最大热点应力出现在斜腹板与圆弧过渡段相交处,相较于CSW-ST桁式弦杆组合梁,弦杆内混凝土能使CSW-CFST桁式弦杆组合梁热点应力下降26.8%,但热点应力分布规律不变;建议将疲劳裂缝萌生时刻对应的反复加载次数定义为CSW-CFST桁式弦杆组合梁的疲劳寿命;弦杆内混凝土能够延缓疲劳裂缝沿壁厚和长度方向的扩展速度,可使CSW-CFST桁式弦杆组合梁的疲劳寿命提高61.5%,但不改变组合梁的疲劳破坏模式和疲劳裂缝类型;采用DNV所得CSW-CFST桁式弦杆组合的梁疲劳寿命与试验结果间的误差最小,不超过26.4%,建议采用DNV给出的钢管相贯节点疲劳设计应力(S)-疲劳寿命(N)曲线初步计算CSW-CFST桁式弦杆组合梁的疲劳寿命。     

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。     

大跨度钢管砼拱桥自振特性分析

笔者对某大跨度钢管砼平行肋拱桥和某提篮拱桥的自振特性进行了计算 ,结合其它文献的计算结果 ,分析了大跨度钢管砼拱桥自振特性的一般性规律 ,并探讨了拱肋内倾对自振特性的影响 ,可为进一步的研究提供参考 .     

车速对大跨度钢管混凝土拱桥车桥耦合振动的影响分析

钢管混凝土材料在桥梁工程中已经得到了广泛的应用．随着研究的深入展．钢管混凝土拱桥在车辆荷载作用下的振动特性研究也备受关注。以依兰牡丹江钢管混凝土拱桥为例．通过编制程序以及对计算结果的分析．讨论了车速对此桥梁结构的车桥耦合振动的影响。并提出相关意见。为大跨度钢管混凝土拱桥的设计提供参考。     

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．