钢管混凝土偏心受压应力-应变关系模型研究

提出钢管混凝土偏心受压应力-应变关系的纤维单元模型。钢管采用一维四段直线的应力-应变关系,混凝土采用以一维形式表达、考虑钢管与混凝土相互作用的应力-应变关系。提出了偏心受压的钢管混凝土考虑钢管径向应力梯度对紧箍作用影响的核心混凝土的应力-应变关系模型。最后应用提出的钢管混凝土偏心受压应力-应变关系,对钢管混凝土偏心受压柱和钢管混凝土拱面内受力全过程进行了计算分析。     

钢管混凝土K形节点脱空后的承载力与防脱空措施研究

为研究钢管混凝土K形节点脱空后的承载力以及防脱空措施,通过有限元方法,模拟计算了钢管混凝土K形节点脱空后的力学性能,提出了防脱空建议,并进行了验证。结果表明,当支管壁厚较小时,不同脱空率下节点破坏模式均为受压支管局部屈曲破坏,极限承载力大致相同,脱空只影响节点弹性刚度,且节点弹性刚度随着脱空率的增大而逐渐减小;支管管壁较厚时,破坏模式为主管表面塑性破坏或冲剪破坏;随着脱空率的增大,节点的刚度及承载力均逐渐下降;主管内增设PBL后,主管表面刚度得到提高,不同脱空率下节点破坏模式均变为受压节点的局部屈曲破坏,各模型承载力大致相同;相比于原脱空钢管混凝土节点,节点刚度及承载力均有提高;PBL可显著降低核心混凝土脱空产生的不利影响,当脱空率较大时,PBL作用更加明显。     

基于叠加理论的钢管混凝土偏压构件正截面承载力计算

圆截面钢管混凝土在偏心受压下,核心混凝土与钢管两种部件在工作时虽有较好的协同性,但钢材与混凝土的材料属性差异较大,而统一理论是将钢管混凝土作为一种新材料,对于钢管和混凝土两种部件各自的受力状态描述并不明晰。参照钢筋混凝土偏心受压构件正截面承载力的计算方法,合理选择核心混凝土本构,计算等效矩形应力图系数,并基于叠加理论和极限平衡理论,分别对3种不同受力类型下圆截面钢管混凝土偏心受压构件正截面承载力进行理论推导。结合收集到的61组试验结果进行实例验证,并引入我国CECS 28∶2012规程、JCJ01-89规程和Eurocode 4规程与结果进行对比,结果表明公式对钢管混凝土偏压构件承载力的预测效果最佳,为优化钢管混凝土构件的截面设计提供了一定的依据。     

钢管混凝土脱空的探讨

对影响钢管混凝土脱空的钢管混凝土轴压、钢管温度上升、核心混凝土温度下降等3种因素进行分析，根据钢管与核心混凝土间的粘结强度建立了临界条件，数值计算表明3种因素中核心混凝土温度下降虽容易引起钢管混凝土脱空。对钢管混凝土脱空程度进行了分析并提出了防脱空的工程处理措施。     

外套钢管加固偏心受压钢筋混凝土短柱承载力计算

利用静力法建立钢管加固既有短柱桥墩的承载力平衡方程,计算出加固结构内钢管对原柱混凝土和填充混凝土套箍指标的临界分界值。基于外套钢管加固钢筋短柱轴压结构分析中的套箍指标的影响,修正了加固后陈宝春的三向受压混凝土考虑紧箍力作用应力梯度和偏心率影响的应力-应变曲线,推导了外套钢管加固偏心受压柱结构的承载力计算公式,其计算结果与试验数据结果相对比,两者吻合较好。     

脱空对四肢格构式异型钢管混凝土拱桥极限承载力的影响分析

拱肋混凝土脱空是钢管混凝土拱桥突出问题之一,以一座四肢格构式异型钢管混凝土拱桥为研究背景,在考虑材料和几何非线性的基础上,基于ANSYS有限元分析模型,探讨了拱肋脱空位置、截面脱空率等因素对拱桥极限承载力的影响。     

钢管混凝土拱肋脱粘脱空受力机理研究

针对在钢管混凝土拱桥拱肋普遍存在脱粘脱空的现象,采用有限法对受力性能的影响因素进行分析。建立有限元计算模型,通过对钢管与混凝土界面相互作用、各种荷载和边界条件的研究,采用整体与局部分析相结合的方法,首先求最不利工况下的拱肋段内力,然后分析混凝土与钢管界面的应力,分析拱段由于受力引起的脱空与脱粘情况,得出合江一桥在不利荷载作用下,径向和环向不会产生脱空的现象,但混凝土会与钢管产生滑移脱粘。     

长期荷载作用对方钢管混凝土柱承载力的影响

考虑长期荷载作用效应的影响，进行了6个方钢管混凝土轴心受压构件承载力的试验研究，提出轴心受压时方钢管混凝土的核心混凝土的应力-应变关系模型，在此基础上，利用数值方法成功地计算出考虑长期荷载作用影响时方钢管混凝土构件的荷载-变形全过程关系曲线，理论计算结果和试验结果吻合良好。最后，在系统分析长细比、截面含钢率、钢材和混凝土强度等因素影响的基础上，提出长期荷载作用对方钢管混凝土柱承栽力的影响系数。     

徐变对钢管混凝土拱桥的影响分析

在使用继效流动理论对钢管混凝土轴心受压构件徐变进行分析计算的基础上,将其与有限元分析工具相结合,对钢管混凝土拱桥的徐变行为进行了分析。算例计算结果表明:钢管混凝土拱桥在使用老化阶段的徐变将会显著影响其结构本身的变形性能和内部受力状态,应该引起足够的重视。采用本文方法分析徐变对钢管混凝土拱桥的影响,所得结果比较合理。     

偏心受压构件极限承载力的实用计算方法

为了方便快捷地求解矩形及圆形截面偏心受压构件的极限弯矩,基于《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中给出的偏心受压构件正截面抗压承载力计算公式,推导出了矩形及圆形截面偏心受压构件极限弯矩的计算公式,并进行相应的算法理论分析。还采用了有限元程序Midas进行比较计算,分析结果表明该方法具有较好的计算精度,满足桥梁设计需要。     

钢管约束下轻集料混凝土的紧箍效应及强度准则

通过钢管约束下核心轻集料混凝土的紧箍效应试验,得到核心混凝土在轴压作用下应力~变形关系曲线及试件破坏形态,重点对轻集料混凝土的紧箍效应及强度准则进行分析研究。试验和计算结果表明,在钢管的约束作用下,轻集料混凝土的延性和强度显著提高,但紧箍效应比普通混凝土小。根据试验结果建立了三向受压轻集料混凝土的强度准则。     

方钢管混凝土轴压短柱的力学性能

根据统一强度理论,综合考虑了方钢管混凝土的材料特点,引入了考虑厚边比影响的等效约束折减系数,将钢管混凝土角部非均匀的约束力转化为均匀的约束力,从而将方钢管对混凝土的约束等效为圆钢管对混凝土的约束。在厚壁圆筒的统一强度理论解的基础上,推导了计算钢管混凝土极限承载力的公式,并用该公式对文献资料数据进行了计算对比。结果表明:该公式有很强的适用性,对发挥材料潜力、节约材料很有意义。     

钢管混凝土拱桥矢跨比对稳定性影响的研究

钢管混凝土拱桥可以通过改变矢跨比来改善其整体稳定性。利用有限元方法研究钢管混凝土拱桥的矢跨比对稳定性的影响,给出矢跨比的合理取值范围。结果表明,在考虑几何非线性影响的情况下,钢管混凝土拱桥的矢跨比宜选在1/3.5~1/5。     

钢管混凝土拱空间极限承载力高精度分析

采用考虑材料非线性的钢管混凝土拱空间极限承载力计算方法对1个X型双肋拱与1个平行双肋拱进行了空间极限承载力计算。在该方法中，对钢管混凝土拱结构采用纤维单元模型，该模型假定钢管与混凝土完全粘接，钢管对核心混凝土的套箍作用体现在以一维形式表达的核心混凝土的应力-应变关系曲线之中，针对材料非线性分析中单元内各点刚度参差不齐的特点，采用单元内设小元的方法(相当于子结构)，编制了非线性有限元程序，在该程序中，计算模型完全是基于小元层次进行的，比如单元刚度矩阵由小元刚度矩阵凝聚而成，单元节点的残余力由小元节点的残余力构成，故只需改变单元内小元个数这1个参数就可实现对结构的重新划分且极大地降低了非线性方程组的阶数，非常方便且实用。在程序计算结果得到模型试验结果验证的基础上，还对不同的横撑根数对结构空间极限承载力的影响进行了分析。     

矩形钢管混凝土桁架节点极限承载力研究

采用退化壳单元和三维实体单元分别模拟钢管和混凝土,考虑材料非线性、钢管与混凝土的接触非线性,对矩形钢管混凝土桁架节点的极限承载能力进行了研究。采用该方法对Y型节点、X型节点、T型节点以及K型节点进行非线性有限元分析得到的极限荷载值与试验破坏荷载值较为吻合。为矩形钢管混凝土节点极限承载力的分析提供了一个合适的方法,同时为矩形钢管混凝土桁梁桥节点的设计方法提供了理论依据。     

外置钢管补强圆形钢桥墩非线性有限元分析

通过采用MARC有限元程序对外置钢管补强的7个圆柱形试件进行非线性数值分析,得到了在一定垂直荷载和往复水平荷载的作用下非线性荷载与位移的关系曲线,并考察了钢管的径厚比、桥墩柱的长细比对外置钢管补强圆形钢桥墩的延性、承载力和吸收能量的影响。结果表明:数值分析与试验结果较为吻合,外置钢管补强圆形钢桥墩具有良好的抗震性能。     

钢管混凝土提篮式拱桥动力特性及参数敏感性分析

以某大跨径钢管混凝土提篮式拱桥为研究对象,结合大型通用有限元程序,建立了3种基于不同假定的实桥空间有限元计算模型,利用子空间(Subspace)迭代法计算了该桥结构的自振频率和振型,并对3种模型的计算结果进行了对比分析;研究了拱肋内倾角、含钢率、钢管直径、混凝土弹性模量、横撑布置等结构参数对结构动力特性的影响。分析结果可为该类桥的动力设计提供参考依据。     

钢管混凝土拱桥灌注混凝土过程中钢管受力分析

钢管混凝土拱桥在压力灌注钢管内混凝土过程中,钢管受力十分复杂,对于其安全性必须引起重视。该文以上海浦东长清路川杨河桥为例,介绍了其拱肋及内部加劲构造,建立组合有限元模型,分析了拱肋钢管在灌注过程中的混凝土压强作用下的受力情况,并对几种加劲构造的作用作了分析,在此基础上对设计和施工中应注意的问题作了小结。     

核心混凝土性能对钢管混凝土稳定系数的影响研究

通过对钢管普通混凝土长柱和钢管轻集料混凝土中长柱的轴压试验结果的比较,结合对普通混凝土和轻集料混凝土的本构关系曲线的分析,研究了核心混凝土性能对钢管混凝土轴压中长柱稳定系数的影响。研究结果表明,在长细比相同的情况下,钢管混凝土轴压中长柱的稳定系数与核心混凝土的峰值应力无关,而取决于核心混凝土的峰值应变。核心混凝土的峰值应变越大,钢管混凝土中长柱的稳定系数越大。