偏心距对钢管混凝土叠合柱压弯性能的影响

通过设计制作7个钢管混凝土叠合柱试件,进行偏心受压试验,研究钢管混凝土试件从加载到破坏的全过程,考察试件破坏形态,实测各试件的极限承载力和荷载-纵向位移曲线,分析了偏心距对钢管混凝土叠合柱压弯性能的影响.试验结果表明,偏心距越大,钢管混凝土叠合柱的极限承载力越低;根据试件的破坏形态,钢管混凝土叠合柱表现为大偏心受压和小...     

钢管混凝土叠合柱偏心受压性能试验研究

对长细比为4.67的13个钢管混凝土叠合柱试件进行偏心受压试验,测试柱承载至破坏全过程中核心钢管、管内混凝土、管外混凝土以及管外纵筋的应力、应变分布规律,研究试件的承载机理和破坏特征,同时结合截面非线性数值分析,研究柱正截面承载力随偏心距、钢管位置系数、纵筋配筋率等参数变化的规律。结果表明：偏心受压钢管混凝土叠合短柱正截面的受力过程与钢筋混凝土短柱基本相似,破坏类型分为大偏心受压破坏,小偏心受压破坏和界限破坏3种,以受拉钢筋屈服,同时受压边缘混凝土达到极限压应变为界限破坏准则,其N-M相关曲线为二次抛物线;叠合柱横截面应变符合平截面分布,不论偏心距大小,受压钢筋屈服总是先于受压区混凝土压碎;叠合柱承载力随钢管位置系数的增大而增加,但增幅不大,故在保证叠合柱含钢率不变条件下,可以梁柱节点施工便利为主选择钢管直径;对于钢管混凝土叠合柱可参照钢筋混凝土结构采用截面极限平衡理论推导叠合柱的偏压承载力计算公式。     

方钢管再生混凝土长柱偏心受压力学性能研究

以长细比及偏心距为主要变化因素,对8个方钢管再生混凝土长柱试件进行偏心受压单调加载试验。通过观察试件破坏形态,利用获取的荷载-位移曲线、荷载-应变曲线及试件承载力等重要数据,分析方钢管再生混凝土长柱偏心受压工作机理,并讨论上述因素对试件极限承载力及破坏形态的影响,最后利用国内常用的钢管混凝土规范所推荐的压弯构件承载力计算方法进行承载力理论计算,并与试验结果进行对比。研究表明:方钢管再生混凝土长柱偏心受压试件的受力过程、破坏形态、变形特性等与普通钢管混凝土相似,试件承载力随长细比和偏心距的增大而减小,最终破坏形态主要为整体失稳破坏,部分试件为材料强度破坏;根据规程GJB 4142—2000所计算承载力与试验结果吻合较好。     

钢管混凝土叠合柱偏心受压承载力的计算方法

介绍了13根钢管混凝土叠合柱短柱(长细比4.67)的偏心受压试验结果,研究结果表明:钢管混凝土叠合柱偏心受压短柱正截面的破坏类型分为大偏心和小偏心受压破坏两种,以受拉区钢筋达到屈服强度,同时混凝土受压边缘达到极限压应变为界限破坏准则,同时其N-M具有抛物线的相关关系;叠合柱横截面应变符合平截面分布,不论偏心距大小,受压钢筋屈服总是先于受压区混凝土压碎。与试验结果相比,现行规程大幅度(51%~77.4%)低估了叠合柱偏心受压承载力。基于试验采用截面极限平衡理论提出了叠合柱偏心受压短柱的正截面承载力公式,公式形式简单,与我国现行的规范体系相协调,计算结果与试验结果吻合良好。     

组合T形截面钢管混凝土柱偏心受压试验研究

在分析各种异形钢管混凝土柱工程应用的基础上,提出组合T形截面钢管混凝土柱。考虑长细比、偏心距等参数的影响,设计制作18个组合T形钢管混凝土柱试件。通过偏心受压试验,对长细比16.0<λ≤28.8的组合T形钢管混凝土柱压弯性能进行研究,考察试件的破坏形态,实测试件的荷载-应变曲线和荷载-柱中挠度曲线,分析各参数对试件偏心受压力学性能的影响。通过试验数据回归分析,参考国内外相关规范,提出组合T形截面钢管混凝土柱偏心受压承载力计算公式。试验结果表明：偏心受压柱均为弯曲失稳破坏,长细比越大,弯曲破坏特征越明显;偏心距越大,试件极限承载力越低。研究表明,组合T形钢管混凝土柱的两个组成部分能很好地协同工作,力学性能较好;所提出的承载力计算公式可供工程设计参考。图10表3参8     

偏心受压钢管混凝土叠合柱耐火性能研究

基于试验验证的三维有限元模型,对火灾下方形截面钢管混凝土叠合柱偏心受压极限承载力和耐火极限的变化规律开展了参数分析。研究结果表明:与常温状态相比,在180 min升温时间内,钢管混凝土叠合柱偏心受压极限承载力的降幅可超过60%。荷载偏心率不同时,火灾下叠合柱的偏心受压极限承载力的降幅比较接近。受火面数量、截面核心面积比、截面边长和长细比均对火灾下叠合柱的偏心受压极限承载力的降幅有影响。大偏心受压钢管混凝土叠合柱的耐火极限高于小偏心受压钢管混凝土叠合柱的耐火极限。     

置换系数对钢管混凝土叠合柱压弯性能的影响

设计了4个除置换系数外其他参数均一致的钢管混凝土叠合柱试件,通过偏心受压试验,研究试件从加载到混凝土压碎的全过程,并记录分析了其破坏现状,结合测得的各试件极限承载力,分析了置换系数对钢管混凝土叠合柱在偏心荷载作用下的压弯性能的影响,试验结果表明,置换系数可提高构件承载力,但提高幅度不大。     

方钢管再生混凝土长柱偏心受压承载性能试验研究

为了研究方钢管再生混凝土偏心受压长柱的受力性能,设计了15个试件进行静载试验,考虑了再生粗骨料取代率、长细比和偏心距3个变化参数。通过试验得到了试件的破坏形态、荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、截面应变分布情况以及试件的承载力等重要数据,对再生粗骨料取代率、长细比、偏心距等变化参数对方钢管再生混凝土偏心受压长柱承载性能的影响进行分析,利用国内外相关规程的计算方法对方钢管再生混凝土偏心受压长柱承载力进行计算,并与试验实测结果对比分析。研究结果表明：方钢管再生混凝土偏心受压长柱的承载力、破坏形态、变形特性、截面应变分布与普通方钢管混凝土偏心受压长柱相似,方钢管再生混凝土偏压长柱同样具有良好的承载力和变形能力,试件的承载力随着长细比和偏心距的增大而减小,而再生粗骨料取代率对其影响不大,根据规程DBJ 13-51-2003得到的方钢管再生混凝土长柱承载力的计算结果与试验结果吻合较好。研究结果可为方钢管再生混凝土的进一步研究和推广应用提供参考。     

钢筋再生混凝土柱受压承载力试验研究

为了研究钢筋再生混凝土柱的受压性能,设计6个试件进行轴心受压和偏心受压加载试验,考虑再生粗骨料取代率、相对偏心距、配箍率三个变化参数。通过试验观察试件受力破坏过程及形态,获取截面应力分布、变形和极限承载力等重要参数;并分析各变化参数对再生混凝土柱承载性能的影响规律。结果表明:钢筋再生混凝土柱受力破坏过程及形态与普通钢筋混凝土柱相似,均表现为混凝土的压碎;偏心距对试件的极限承载力影响明显,随着相对偏心距的增大,试件的极限承载力逐渐减小,而再生粗骨料取代率对其承载力的影响不显著;采用普通钢筋混凝土的强度计算方法计算钢筋再生混凝土柱轴心受压强度时,试验值比计算值小,偏于不安全,而计算偏心受压强度时,试验值比计算值大。     

单向偏心压弯外包型钢混凝土柱的有限元分析

采用大型通用有限元分析软件ABAQUS,对外包型钢混凝土柱进行单向偏心受压模拟试验,通过4种不同偏心距的试件,分析外包型钢混凝土柱在单向偏心荷载作用下的破坏形态、荷载跨中挠度曲线、混凝土与缀条板的受压区荷载-应变曲线。分析表明,随着偏心距的增大,试件的极限承载力大幅度降低,试件达到极限承载力时跨中挠度明显增大。由于有外包钢的存在,故混凝土柱的变形能力和延性明显增强。     

废弃玻璃细骨料钢筋混凝土柱的受压性能

为研究废弃玻璃细骨料对混凝土柱受力性能的影响,对6个普通骨料钢筋混凝土柱和12个废弃玻璃细骨料钢筋混凝土柱进行了静力受压试验。考虑废弃玻璃细骨料取代率、长细比和偏心距3个因素,分析了不同废弃玻璃细骨料掺量对钢筋混凝土柱的破坏形态、极限承载力、轴向位移、跨中挠度、混凝土应变和钢筋应变的影响。不论是轴心受压还是偏心受压,废弃玻璃细骨料钢筋混凝土柱破坏机理均与普通钢筋混凝土柱相似。掺量100%的废弃玻璃细骨料钢筋混凝土柱的正截面承载力较高。废弃玻璃细骨料钢筋混凝土柱的正截面应变符合平截面假定,采用中国相关规范计算试件的极限承载力,并将理论值与试验值进行对比,证明可以采用现行的国家规范对废弃玻璃细骨料钢筋混凝土柱进行正截面承载力计算。研究表明,废弃玻璃细骨料可以100%替代混凝土柱中普通砂,且抗压性能可以满足使用要求。     

钢筋混凝土偏压柱承载力计算中的曲率影响系数

钢筋混凝土偏压柱的承载力计算需通过弯矩增大系数考虑截面弯矩的二阶效应。弯矩增大系数包含两个影响系数,分别是荷载偏心率对截面曲率的影响系数ζ₁和构件长细比对截面曲率的影响系数ζ₂。这两个系数在规范GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》与JTG D62-2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中计算方法不尽相同。通过14根钢筋混凝土偏压柱承载力试验,应用规范方法对试件的承载力进行计算并与试验值比较,结果表明：GB 50010-2010取消了ζ₂,导致计算的试件承载力小于试验值;而JTG D62-2004中ζ₁在不合理之处,特别是当偏心率较小时,计算的承载力偏大而且偏于不安全。在试验研究基础上,进行有限元参数分析,拟合了ζ₁和ζ₂ 计算式。应用收集到的文献试件对其计算精度进行了验证。     

高温后型钢再生混凝土偏压柱的力学性能研究

通过5个高温后和1个常温环境型钢再生混凝土柱的偏心受压加载试验,观察其受力破坏过程及形态,获取极限承载力、应变分布和荷载-变形曲线等重要资料,并对取代率和温度对其力学性能的影响规律予以分析。研究结果表明,火灾温度对型钢再生混凝土偏压柱的受力性能影响较大,随着温度的升高,裂缝出现较早,极限承载力和抗弯刚度降低,但变形延性却增大;取代率对其受力性能有一定影响,随着取代率的增加,再生混凝土的极限压应变及延性增大,而极限承载力略为变小;偏心率对型钢再生混凝土偏压柱的受力性能有一定影响,随着偏心率的增大,极限承载力及抗弯刚度显著降低。     

GFRP筋混凝土短柱偏压性能试验研究

进行了3组玻璃纤维增强复合材料（GFRP）筋混凝土短柱偏心受压破坏试验,对GFRP筋混凝土偏心受压柱的破坏形态、侧向挠度、内部筋体应变与混凝土表面的应变等试验结果进行了分析。结果表明:GFRP筋混凝土柱的破坏形式为受压破坏,随着初始偏心距的减小,GFRP筋混凝土柱的承载力有增大趋势;GFRP筋作为受压筋与混凝土的协同作用良好,且试件加载时的初始偏心距越小,混凝土与GFRP筋的协同作用越好;GFRP筋有较好的抗压性能,作为受力筋应用到混凝土受压构件中有很大的优越性。     

无侧移钢筋混凝土柱荷载-变形特性及非线性二阶效应

准确计算钢筋混凝土细长柱的附加变形,是分析柱承载力和二阶效应的基础。对于无侧移钢筋混凝土柱,由于荷载作用下柱各截面的非线性发展程度不同,各截面的刚度是不同的,为此将柱划分为多个微段,视单个微段为等刚度,建立微段的变形微分方程。根据微段间的变形协调条件得到微段间变形的关系式,解该关系式构成的非线性方程组,可得到规定荷载下柱的变形曲线和附加变形。在此基础上分析了轴力偏心距、柱长细比等对柱承载力和挠曲变形的影响。分析表明：轴力偏心距和长细比越大,柱承载力越小,挠曲变形越大。对按此方法计算的柱两端偏心距相等时附加变形 长细比曲线和柱两端偏心距不等时等效均布弯矩系数 端部弯矩比值曲线进行拟合,给出计算柱附加变形和等效均布弯矩系数的简化计算式,并与已有的试验结果进行了对比。对比表明,柱两端偏心距相等时附加变形简化计算式的计算结果好于我国GB 50010-2010规范公式的计算结果,柱两端偏心距不等时等效均布弯矩系数简化计算式考虑了偏心距的影响,计算结果好于采用我国规范GB 50010-2010和美国规范ACI 318-08的计算结果。     

钢筋混凝土偏心受压构件安全性的概率分析

对于钢筋混凝土偏心受压构件 ,由于荷载、材料性能的不确定性 ,其破坏方式 (大偏心破坏或小偏心破坏 )和承载力大小都是不确定的。用Monte Carlo方法研究了当构件按不同破坏方式设计时发生大偏心破坏及小偏心破坏的概率。另外 ,还研究了钢筋混凝土双向偏心受压构件的可靠度     

钢板笼混凝土短柱抗震性能试验研究

地震作用下的建筑物或构筑物的混凝土短柱易发生脆性破坏,引起结构的严重破坏甚至倒塌;钢板笼混凝土（PCS）是混凝土结构体系的一个重要补充,研究PCS短柱的抗震性能对PCS结构体系的科学研究和工程运用具有重要的参考意义。通过对7个PCS短柱以及1个RC短柱对比件进行低周反复荷载试验,研究板厚、轴压比和横向钢板条间距对试件的破坏形态、滞回性能、骨架曲线、承载力、延性、耗能性能以及刚度与承载力退化的影响,并对其进行累积损伤分析。研究结果表明：试件均发生剪切脆性破坏,PCS试件中横向钢板条易断裂,但相比于RC试件短柱,其耗能能力、承载力及延性均有明显的提高;试件横向钢板条间距减小,有利于发挥PCS短柱的受剪性能,表现出较好的延性和耗能能力;PCS试件的承载力先随板厚的增大而增大,但当板厚增大到界限值后,受剪承载力反而下降;采用基于能量耗散原理和试件在低周反复荷载作用下的P-Δ滞回曲线所建立的累积损伤评价模型,能较真实地反映在低周反复荷载作用下PCS试件的累积损伤状态。     

FRP约束方形截面钢筋混凝土偏压长柱的试验研究

以偏心率为变化参数,共进行了8个长细比Lb为20.4的方形截面钢筋混凝土偏心受压长柱的试验,其中有4个试件沿环向包裹了单向FRP(纤维增强复合材料),另4个未包裹FRP的试件用作力学性能对比。试验结果表明,在长细比较大的情况下,FRP约束虽没有明显提高方形偏压柱的承载力,但在一定程度上改善了构件的延性,尤其是对偏心距较小的构件。当需要同时提高方形截面长柱承载力及延性的时候,建议采用双向FRP对构件进行包裹,或采取其他有效措施。