内配工字型钢的矩形钢管混凝土双向偏压构件参数分析

为研究内配工字型钢的矩形钢管混凝土在双向偏压作用下各参数对承载力的影响,在合理选取材料本构关系和边界条件的基础上,利用ABAQUS有限元软件建立了内配工字型钢的钢管混凝土双向偏压构件的数值分析模型,并与已有相关试验数据进行对比验证。对典型构件进行了承载力与跨中挠度分配曲线的计算,最后对荷载偏心角、荷载偏心率、钢管材料强度、型钢材料强度、混凝土材料强度、长宽比等主要影响因素进行了参数分析。研究表明:随着钢管含钢率、型钢含钢率、混凝土强度、钢管强度的提高,承载力显著提高;随着偏心率、偏心角、高宽比、长宽比的增加,构件承载力的反而降低,工字型钢的材料强度对其影响不大。     

内配型钢方钢管混凝土轴压短柱力学性能及参数分析

在钢管混凝土构件内部配置型钢可显著提高其承载能力和延性等性能。在合理选取材料本构模型的基础上,用ABAQUS软件建立了内配型钢的方形钢管混凝土轴压短柱受力全过程分析的数值模型,数值计算结果和已有研究者完成的试验结果吻合良好,基于此模型对其在轴压受力全过程中各部件的荷载分配进行了分析。在工程常用参数范围内对影响其荷载-变形曲线的主要因素进行了参数分析,结果表明:随着钢管强度、型钢强度、混凝土强度、钢管和型钢截面含钢率的提高构件的极限承载力有所提高。参数分析的结果上可为进一步明晰该类组合构件工作机理和确定承载力指标等提供基础。     

内配型钢方钢管混凝土偏压构件受火全过程数值模拟

内配型钢钢管混凝土构件由于其较高的承载力、较好的延性及耗能能力在工程实践中具有良好的发展前景,该文运用ABAQUS有限元软件,在合理选取钢材、混凝土本构热力模型的基础上,采用顺序热-力耦合的方法建立了内配型钢的方钢管混凝土偏心受压柱火灾全过程的数值模型,计算了其火灾全过程作用下的轴向荷载-位移曲线,分析了截面应变、应力的变化情况及火灾全过程作用下各组件的荷载分配情况,最后对影响极限承载力的主要因素进行了参数分析,发现火灾荷载比、升温时间比、长细比、荷载偏心率及钢管含钢率等因素对构件承载力的影响较为显著。     

单轴对称十字型钢混凝土短柱轴压性能试验研究

为研究单轴对称十字型钢混凝土柱轴压性能,对9根短柱进行轴压试验,试验参数为十字型钢偏心率、混凝土强度、含钢率和配箍率。试验得到试件破坏形态、荷载-变形曲线、应变变化规律,分析了组合柱受力机理及各参数对其轴压性能的影响,基于Mander本构模型,通过划分不同的混凝土约束区,提出该组合柱轴压承载力计算方法。结果表明:试件破坏集中在纵向H型钢偏心方向远侧;型钢、纵筋、箍筋及混凝土协同工作,各种材料强度充分利用;试件轴压承载力和延性随十字型钢偏心率和箍筋间距增大而降低;混凝土强度和含钢率提高,试件轴压承载力提高,但试件延性随混凝土强度提高而显著降低;采用中国JGJ138-2016、欧洲EC4和美国ACI318-14计算的试件轴压承载力均偏低,该文提出的轴压承载力计算方法计算值与试验值吻合良好。     

模拟酸雨腐蚀钢管混凝土构件静力性能研究

该文讨论了模拟酸雨腐蚀环境下钢管混凝土构件静力性能的退化规律,具体包括模拟酸雨腐蚀后:钢材材料力学性能;钢管混凝土构件轴压力学性能;钢管混凝土构件纯弯力学性能;钢管混凝土构件偏压力学性能。分析了腐蚀率对钢材屈服强度、弹性模量、极限抗拉强度和极限延伸率的影响,采用钢管壁厚折减以及壁厚折减耦合材性折减的模拟腐蚀损伤方法,结合有限元ABAQUS软件、规范公式,分别计算了构件荷载-变形关系曲线、极限承载力,并和试验结果进行了比较,发现钢管壁厚折减方法优于壁厚折减耦合材性折减方法,地方标准严于国家标准。     

高强钢管超高强混凝土柱抗震性能试验研究

以轴压比、含钢率和钢材强度为参数,进行了8根高强钢管超高强混凝土柱和1根普通强度钢管超高强混凝土对比柱的拟静力试验,分析了各参数对破坏形态、荷载-位移滞回曲线、骨架曲线和各个抗震性能指标(如延性、耗能和强度与刚度退化等)的影响程度。结果表明:压弯破坏为主要破坏模式;弹性刚度受轴压比影响不大,但受含钢率和钢材强度影响较大;极限承载力受轴压比、含钢率和钢材强度影响较大,随前者增大而降低,随后两者增大而增大;延性受轴压比、钢材强度和含钢率影响较大,随前两者增大降低,随后者增大而增大;耗能能力随轴压比增大而减弱,随含钢率和钢材强度增大而增强;刚度和强度退化程度随轴压比增大而降低,随含钢率增大而增大,且前者随钢材强度增大而增大,后者则随钢材强度增大呈减小趋势。通过对比不同规程抗弯刚度计算方法,结果表明:受材料适用范围限制,各规程不适用于该类高强材料组合构件。     

矩形冷弯型钢钢管混凝土柱的力学性能研究

进行了8个冷弯型钢钢管混凝土构件的试验,表明其具有良好的力学性能。在确定组成矩形冷弯型钢钢管混凝土的钢材和核心混凝土应力-应变关系模型的基础上,利用数值解法对其轴压、纯弯和压弯构件的荷载-变形关系进行了全过程分析,分析结果与试验结果吻合良好。最后在参数分析的基础上,提供了轴压、纯弯和压弯构件承载力的实用计算方法。     

T形配钢型钢混凝土构件正截面承载力计算方法

基于塑性理论下限定理提出了T形配钢型钢混凝土构件在压、弯复合受力状态下的正截面承载力计算方法。将正截面承载力分为混凝土部分、钢筋部分和型钢部分,分析得出各部分的承载力方程,采用叠加强度法建立了T型配钢型钢混凝土构件的N-M相关曲线,并给出了相应计算公式。进行了5个1/2比例T形配钢型钢混凝土柱的低周反复加载试验,对是否配置拉结筋、不同配箍率和不同轴压力下的受力特点、破坏形态、承载能力进行了研究,其中4个试件发生了正截面受弯破坏,部分计算结果与试验数据符合较好。结果表明,所提出的计算方法简单易行,可供实际工程设计参考。     

型钢再生混凝土柱正截面承载力试验及数值模拟

为研究型钢再生混凝土柱的正截面承载力,对7个试件进行低周反复加载试验,观察了试件的受力过程和破坏形态,获得了试件的承载力和弯矩-转角滞回曲线,分析了再生粗骨料取代率、轴压比和体积配箍率对试件正截面承载力的影响。在试验研究的基础上,利用数值积分法编写型钢再生混凝土柱的正截面承载力分析程序,得到构件的N-M相关曲线及正截面极限承载力,计算结果与试验结果吻合较好。利用数值模拟程序对构件的N-M相关曲线进行参数分析,获得了混凝土强度等级、型钢强度、配钢率和加载角度的影响规律。     

预应力型钢混凝土梁-钢管混凝土叠合柱框架中节点受剪性能分析

基于ABAQUS平台,建立了预应力型钢混凝土梁-钢管混凝土叠合柱框架中节点精细化数值有限元模型,计算得到了柱顶水平荷载-位移滞回和单调加载曲线。在对比计算单调加载和实测滞回曲线基础上,研究了节点在柱顶水平荷载下的破坏全过程,细致考察了框架中节点的混凝土、型钢骨架、钢筋骨架以及预应力筋的应力状态,探讨了此类框架节点的破坏机理;基于参数分析结果,研究了轴压比、预应力度、核心区钢管配钢率和配箍率对节点柱顶水平荷载-位移曲线和核心区剪力-剪切变形的影响,提出了节点核心区受剪承载力计算公式。研究结果表明,当节点试件水平荷载达到峰值点时,核心区钢管、箍筋及预应力筋均达到屈服,核心区混凝土被压碎,此时可作为节点核心区抗剪承载力计算的标志;提出的节点核心区的抗剪承载力计算公式,可供工程设计参考。     

FRETTING FATIGUE IN 0.55C SPRING STEEL AND 0.45C CARBON STEEL

Abstract— Fretting fatigue strengths of high strength spring steel (JIS SUP9) and low strength medium carbon steel (JIS S45C) were examined by clamping the contact pads of the same individual materials. The pad contact pressures were kept constant at 60 MPa for SUP9 steel and at 45 MPa for S45C steel. The fretting reduced the fatigue strengths by a factor of about two in both the steels. Cyclic J-integral concepts were successfully employed to predict crack propagation lives using measured data on frictional forces between the fretting pads and the specimens.     

钢材破坏条件与极限分析法在钢结构中的应用探索

该文基于极限应变点破坏的概念提出了钢材的破坏条件,给出了破坏函数与破坏曲面。利用FLAC~(3D)软件以钢简支梁为例,尝试将数值极限分析方法中极限应变法应用到钢结构。该方法利用数值极限分析法求取材料的极限应变,将其作为材料点破坏判据。无论受拉或受压均视钢材为弹塑性材料,钢材达到屈服荷载下的弹性极限应变为屈服,达到弹塑性极限应变为破坏。首先对钢梁材料进行直拉试验,得到钢材的力学参数,进而用数值极限方法求得该钢材的极限应变值,然后对简支钢梁进行纯弯试验直至破坏,用FLAC~(3D)模拟该试验过程,最后将数值计算结果跟实验结果进行对比验证,结果显示钢梁的破坏形态,极限承载力都吻合较好,初步证明极限应变法可用于钢结构,并对基于极限应变的钢梁破坏标准与现行规范破坏标准进行了比较。     

内置耗能钢板的门式箱型钢桥墩抗震性能研究

基于可恢复功能结构设计理念,提出一种新型内置耗能钢板的门式箱型钢桥墩。开展了6榀门式箱型钢桥墩试件在变轴压和水平往复加载下的拟静力试验,通过分析试件的破坏模式、荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、位移延性系数、刚度退化特征、强度退化系数和累积滞回耗能等性能指标,探讨了设置耗能钢板、轴压比和耗能钢板厚度等对新型门式钢桥墩抗震性能的影响规律。建立门式钢桥墩试件的有限元模型,有限元分析结果与试验结果吻合较好。研究表明:设置耗能钢板能够提升门式箱型钢桥墩的延性、变形能力和耗能能力,且能有效延缓壁板的屈曲变形和开裂。新型门式箱型钢桥墩根部壁板螺栓孔附近钢板易因应力集中而开裂,致使试件最大承载力迅速降低。随着轴压比的增大,试件的承载力、耗能能力和震后可恢复性能提高。可更换耗能钢板的厚度越小,试件的承载力越低、刚度退化越快,但其延性和耗能能力得到提升。轴压比和耗能钢板厚度对试件强度退化的影响相对较小。为便于新型门式钢桥墩的推广应用,基于试验研究结果提出内置耗能钢板的门式箱型钢桥墩的延性评估简化公式和承载力的抗震设计公式。     

配钢率对型钢混凝土异形柱抗震性能的影响分析

设计了16个型钢混凝土异形柱试件，包括L形柱、沿腹板加载的T形柱、沿翼缘加载的T形柱和十形柱各4个，采用试验研究和有限元模拟相结合的方法分析配钢率对试件抗震性能的影响，得到了试件的破坏形态及滞回曲线、骨架曲线、承载力、延性、刚度、耗能能力等性能指标。结果表明:剪跨比为2.5的试件在低周反复荷载作用下发生弯曲破坏，配钢率对试件破坏形态的影响较小，但配钢率增大能够抑制混凝土裂缝的开展，延缓试件的破坏；试件的滞回曲线饱满、对称，延性好，耗能能力强，刚度退化先快后慢；随着配钢率增大，试件的滞回环面积越来越大，承载力显著提高，延性明显改善，刚度退化变缓，但耗能能力变化较小。     

钢梁与钢管混凝土束剪力墙端板式刚接节点

该文提出一种工字型钢梁与钢管混凝土束剪力墙端板式刚接节点。采用塑性极限分析方法，推导出端板厚度设计方法。通过6个试件的低周反复荷载节点试验，验证了该节点力学性能和计算结果的可靠性。通过实际工程示范，验证了该节点的制作、运输和施工便利性。结果表明:该设计方法能够满足工程应用要求，安全可靠。     

内填钢板墙双肢冷轧C型钢框架抗震性能

内填钢板墙的双肢C型钢框架是一种新型的框架结构体系,建立三层该类框架进行低周往复加载试验,分析其破坏形态、模式及抗震性能,试验结果表明:钢板墙的屈曲起到了良好的耗能作用,内填钢板墙可以提高双肢C型钢框架的承载力和刚度,层间位移角满足抗震设计要求。在试验的基础上,考虑钢板墙的高厚比、钢板墙高宽比、框架柱刚度系数等参数,采用验证后的有限元模型,分析各个参数下内填钢板墙框架的抗震性能,得到了一定的参数设计建议。     

一种改进型方钢管柱与钢梁连接节点抗震性能研究

该文主要讨论了一种改进型方钢管柱与钢梁连接节点的抗震性能。通过对3个试件进行低周反复荷载试验,研究了是否采用T型件和梁截面高度比两个设计参数对节点域剪切承载力和变形能力的影响。在试验基础上,采用MSC.Marc 2012有限元软件进行了数值模拟分析,有限元模型能够较好地模拟试验试件的各项性能。试验和有限元分析结果表明:改进型高低梁柱异型节点试件应力集中主要发生在T型连接件与梁2的焊接处;虽然两种节点各部分的变形分担率十分接近,但改进型高低梁柱异型节点的剪切承载力和耗能能力分别提高了20%和200%。文末提出了T型连接装置的计算模型和设计方法,为今后实际工程应用提供了参考依据。     

基体钢的铸态碳化物

通过光学及电子显微技术，研究了基体钢６５Ｃｒ４Ｗ３Ｍｏ２ＶＮｂ钢中的铸态碳化物的形态、分布和结构。证明了基体钢是莱氏体钢，共晶体形态为层片状，铸态组织结构与Ｗ６Ｍｏ５Ｃｒ４Ｖ２高速钢相似。     

FINISHING STEEL FOR EXTERIOR SERVICE

No manufacturing process is complete until the exterior finish is applied to the manufactured part. For exterior service, an environmentally resistant coating is required. For the worst case marine environment, a new water-based inorganic zinc-rich paint has been developed. It combines advanced physical properties with unusually long corrosion resistance. Details of composition and application are disclosed.