一种新型钢-混凝土组合短柱轴压性能的有限元分析

为了改善空间钢构架混凝土柱轴压性能,提出一种新型钢-混凝土组合结构——内埋方形钢管空间钢构架混凝土柱.为了进一步研究该新型钢-混凝土组合柱的轴压受力性能,以角钢肢长、缀条间距、方钢管宽厚比、混凝土强度等级、钢材强度等级等为设计参数,利用ABAQUS有限元分析软件建立非线性有限元模型,并对内埋方形钢管空间钢构架混凝土短柱轴压性能进行模拟分析.分析结果表明,影响内埋方形钢管空间钢构架混凝土短柱轴压性能的主要影响因素,可以用方钢管混凝土套箍指标和空间钢构架混凝土约束影响系数来表示,其轴压承载力与方钢管混凝土套箍指标和空间钢构架混凝土约束影响系数大致呈线性变化.     

钢骨空间钢构架混凝土柱轴压性能有限元分析

为了改善空间钢构架混凝土短柱的轴压性能,提出一种新型的钢骨-混凝土组合柱——内埋型钢空间钢构架混凝土柱。为了进一步探索这种组合柱的轴压性能,在试验研究的基础上,采用ABAQUS有限元软件建立了内埋型钢空间钢构架混凝土短柱的非线性有限元模型,有限元模拟值与试验值吻合较好。以空间钢构架角钢肢长、缀条间距、内埋型钢配骨率等为参数,进行了9个试件的非线性有限元模拟分析。分析表明:空间钢构架混凝土的约束影响系数和内埋型钢的配骨指标是影响内埋型钢空间钢构架混凝土柱的轴压性能的主要因素,且其轴压承载力随约束影响系数和配骨指标大致呈线性增大。     

空间钢构架-钢管混凝土组合柱偏心受压性能的有限元分析

在空间钢构架混凝土柱中,内埋圆形钢管形成空间钢构架-钢管混凝土组合柱.为了探索该新型组合柱的偏心受压性能,在试验研究基础上,采用ABAQUS有限元分析软件,建立空间钢构架-钢管混凝土组合柱偏心受压性能的非线性有限元模型,在模型验证基础上,考虑钢管混凝土套箍指标、空间钢构架混凝土约束影响系数、偏心距等参数,对组合柱偏心受压性能进行模拟分析.结果表明,随着空间钢构架弦杆配筋率、空间钢构架混凝土约束影响系数、内埋钢管配骨率、内埋钢管混凝土套箍指标等增大,组合柱偏心受压承载力提高,且小偏心受压时其提高幅度要比大偏心受压时显著.     

双空间钢构架混凝土柱偏压性能有限元分析

双空间钢构架混凝土柱是由内外空间钢构架组成,即在空间钢构架混凝土短柱中内埋空间钢构架,形成一种对混凝土有着两重约束的组合柱。为了更加深入探究组合柱的偏心受压力学性能,结合试验研究,利用非线性有限元进行模拟分析。分析表明,在其他条件相同情况下,无论大偏心还是小偏心,随着内、外空间钢构架混凝土约束影响系数的增大,双空间钢构架混凝土柱的偏心受压承载力有不同程度地提高,且外侧空间钢构架混凝土约束系数对其偏心受压承载力的影响更加明显。     

复合钢管混凝土轴压短柱非线性有限元分析

基于ABAQUS非线性有限元软件建立了外方内圆复合钢管混凝土轴压短柱的有限元模型,并进行了短柱受轴向荷载作用下的有限元模拟,轴压极限承载力和荷载-变形曲线的数值计算结果与相应的试验实测结果吻合较好.受压时,方形和圆形钢管分别对核心混凝土产生约束作用,使得复合钢管混凝土柱具有较好的延性和较高的剩余承载力.基于非线性有限元模型,开展了复合钢管混凝土轴压短柱在不同参数下的受力分析.通过试验和理论分析发现,一定壁厚情况下,随着内部圆钢管直径增大,复合钢管混凝土轴压短柱极限承载力和剩余承载力的变化先增大后减小.     

空间钢构架混凝土L形柱的非线性有限元分析

通过ABAQUS有限元分析程序对空间钢构架混凝土L形柱受力性能的非线性分析,分析比较了配筋形式、轴压比、混凝土强度等级以及加载角等因素对空间钢构架混凝土L形柱承载力和变形能力的影响,供工程设计参考.     

早龄期钢管混凝土短柱轴压性能试验与理论分析

为研究早龄期钢管混凝土的轴压性能,对同批次浇筑的钢管混凝土短柱进行不同混凝土龄期下的轴压试验研究,得到不同混凝土龄期下试件荷载-变形曲线和破坏形态.分析了不同龄期下试件的破坏形态、荷载-应变曲线以及极限承载力随龄期的变化规律;在已有混凝土龄期应力-应变关系基础上,将国标GB 50010中成熟期混凝土的本构关系扩展到可以适用早龄期混凝土的情况.结合上述试验建立了早龄期钢管混凝土短柱的轴压有限元模型,并对早龄期圆形和方形钢管混凝土的轴压性能进行分析,结果表明:早龄期钢管混凝土的套箍效应随着龄期的增长而增大,且圆形截面的套箍作用和受力性能明显高于方形截面;在成熟期钢管混凝土短柱轴压承载力计算公式的基础上,通过引入龄期套箍修正系数建立了早龄期钢管混凝土短柱的强度承载力计算公式,并采用均匀设计方法对不同龄期圆形和方形钢管混凝土短柱的轴压承载力进行了模拟,从而验证了公式的适用性,而且具有较高的准确性.该研究将为钢管混凝土结构的安全施工提供参考.     

空间钢构架混凝土柱受力性能的有限元分析

基于ABAQUS有限元分析软件建立了空间钢构架混凝土柱受力性能的非线性分析模型，对空间钢构架混凝土柱受力性能进行了分析，将分析得到的荷载和位移曲线与试验所得的曲线进行比较，经检验两者基本吻合。在此基础上，分析了轴压比、配钢率等参数对空间钢构架混凝土柱受力性能的影响，得到了一些有益的建议可供工程应用时参考。     

受荷方式对钢管混凝土轴压短柱力学性能影响

采用有限元分析软件DIANA对钢管混凝土轴压短柱进行理论分析,并用试验数据验证了有限元模型、材料参数和分析结果的正确性．在此基础上,分析了三种典型受荷方式和黏结强度对钢管混凝土轴压短柱力学性能的影响．三种受荷方式为：1)荷载作用在整个截面上;2)荷载作用在钢管截面上;3)荷载作用在混凝土截面上．有限元分析结果和试验结果及他人试验结果吻合较好．研究结果表明,受荷方式对钢管混凝土轴压短柱的力学性能影响较大;当荷载作用在整个截面上时,黏结强度对轴压短柱的力学性能没有影响;当荷载仅作用在混凝土截面上时。黏结强度对轴压短柱的力学性能影响较大．     

方钢管再生混凝土短柱轴压承载力有限元分析

利用有限元软件ABAQUS对方钢管再生混凝土短柱轴压承载力进行非线性分析,建立了适用于有限元分析的钢管和再生混凝土本构关系模型;利用极限平衡法推导方钢管再生混凝土短柱轴压承载力计算公式函数类型;利用计算结果拟合出方钢管再生混凝土短柱轴压承载力的计算公式。研究结果表明：所提出的材料本构关系模型可以较好地满足对方钢管再生混凝土短柱轴压承载力进行模拟分析的要求,通过模拟获得的计算结果与相关试验结果差异较小,所建立的方钢管再生混凝土短柱轴压承载力计算公式能够较准确地计算构件极限承载力。     

方钢管混凝土轴压短柱在短期一次静载下的基本性能研究

本文通过对14根空方钢管和51根方钢管混凝土构件的试验研究,分析了宽厚比从12.7～147.1各种构件的工作过程和约束机理,建立了方钢管混凝土轴压短柱的破坏条件。利用大挠度理论分析了管壁的挠曲规律,继而导出了方钢管混凝土轴压短柱的承载能力公式。最后,对方钢管混凝土轴压短柱进行了有限元弹性分析,结果说明本文的承载能力分析所采用的部分假设是可行的.     

自应力钢管混凝土轴压短柱力学性能研究

利用混凝土的边界面模型和钢材的弹塑性模型,建立了自应力钢管混凝土轴压短柱的三维有限元模型并分析了自应力钢管混凝土轴压短柱的力学性能,计算结果和试验结果吻合较好．计算结果表明,由于自应力的影响,自应力铜管混凝土轴压短柱的承载力要高于普通铜管混凝土短柱,并且承载力随着自应力的增加而增加;自应力的变化并不能改变轴压构件载荷－应变曲线的变化趋势;含钢率不但对轴压构件的承载力有重要影响,而且是影响载荷－变形曲线变化趋势的主要因素．     

内置CFRP管的方钢管混凝土轴压短柱失效分析及延性优化

为了分析内置CFRP管（碳纤维增强塑料圆管）的方钢管混凝土轴压短柱失效原因,并探索延性优化的方法,基于相关试验的文献资料,采用有限元方法对轴压短柱工况进行计算,并结合试件剖析失效的原因.采用麦夸特法回归分析,提出内置CFRP管的方钢管混凝土柱延性优化初探计算式.结果表明：CFRP管破裂是内置CFRP管的方钢管混凝土轴压短柱最终失效的主要原因;内置CFRP管的方钢管混凝土轴压短柱的核心混凝土裂缝开展较普通方钢管混凝土范围更小;CFRP管粘结长度不足,会导致内置CFRP管的方钢管混凝土轴压短柱无法充分发挥力学性能.适当提高碳钢约束比ξf/ξs,可以改善和优化内置CFRP管的方钢管混凝土轴压短柱的延性性能.     

界面状态对椭圆钢管混凝土轴压短柱影响分析

为分析界面状态对椭圆钢管混凝土轴压短柱力学性能的影响,构建了脱黏、有黏结滑移和完全黏结等3种典型界面状态的本构模型,并采用ABAQUS有限元软件进行数值模拟.围绕椭圆钢管混凝土轴压构件在工程应用中可能出现的典型受荷方式,如钢管和混凝土共同受力、仅混凝土受力、仅钢管受力等,建立非线性有限元模型,分析界面状态对构件的钢-混界面法向压应力、钢管及混凝土截面压应力、极限承载力和轴压刚度等力学性能的影响规律.结果表明,仅混凝土受力和仅钢管受力模式下,界面状态显著影响椭圆钢管混凝土轴压短柱的力学性能;界面黏结作用越强,钢管和混凝土互相帮助分担荷载的能力就越强,构件抵抗变形的能力就越强;钢管和混凝土共同受力模式下,界面状态对构件钢管和混凝土截面压应力、极限承载力及轴压刚度几乎无影响.     

恒高温作用后钢管混凝土短柱轴压试验

通过对20个圆形钢管混凝土短柱试件在恒高温作用后的轴压承载力试验，研究了圆形钢管混凝土短柱的轴压力学性能，重点研究了载荷-应变的变化规律，在分析试验数据的基础上，探讨了试验中恒温温度t和恒温时间h的选择对试验结果的影响，在恒高温作用后钢管混凝土力学性能的试验研究中发现，恒温温度的设定应对特殊温度段给予特殊考虑，恒温时间应适当延长。     

CFRP约束圆中空夹层钢管混凝土短柱轴心受压性能试验研究

对圆中空夹层钢管混凝土（CFDST）短柱和CFRP约束CFDST(CFRP-CFDST)短柱进行了轴压试验，研究混凝土强度和CFRP粘贴层数对CFRP约束CFDST短柱轴压性能的影响，得到了CFDST短柱和CFRP约束CFDST短柱的典型破坏模式、荷载—位移曲线及荷载—应变曲线。试验结果表明：与CFDST试件相比，CFRP约束CFDST试件的极限承载能力显著提高，且贴布层数越多，钢管混凝土短柱的极限承载力越高。给出了避免内钢管先于外钢管屈曲破坏的内钢管最小壁厚计算式，并提出了CFRP约束CFDST短柱的轴压极限承载力计算式，该计算式计算结果与试验结果吻合较好。     

高强钢管约束自应力混凝土短柱轴压性能试验

为了揭示高强钢管约束自应力混凝土（high-strength steel tube confining self-stress concrete, HSTCSC）短柱的增强机理及受力性能,开展了7根大尺寸HSTCSC短柱和1根对比柱的轴压性能试验,试验中所有试件的套箍系数均大于3;详细讨论了自应力混凝土强度、截面类型和截面空心率等因素对HSTCSC短柱的轴压性能的影响规律。结果表明：试验中所有HSTCSC短柱为腰鼓型破坏,均呈现出较高的轴压承载力和变形能力,且具有较大的安全储备;自应力混凝土微膨胀和高强钢管环向约束的共同作用可以显著提高HSTCSC短柱的轴压性能。双层圆形截面HSTCSC短柱的轴压性能最优,且空心率的增加在一定程度上提高了构件的轴压承载力。     

异形钢管混凝土轴压短柱的非线性分析

为深入了解L形钢管混凝土柱在轴压荷载作用下的力学性能,以试验为基础,参考常用的方钢管混凝土柱核心混凝土本构关系,提出采用等效约束效应系数ξDB来考虑L形钢管对混凝土的约束作用,利用有限元软件ABAQUS建模对L形钢管混凝土柱轴压时的力学性能进行了非线性分析,给出了有限元计算钢管和核心混凝土本构关系模型、钢管与混凝土间界面模型的确定方法,计算和分析了其荷载-变形关系曲线,计算结果与试验结果吻合较好。典型L形钢管混凝土轴压短荷载-变形关系曲线可以分为3个阶段：弹性阶段、弹塑性阶段和下降段,在此基础上研究了宽厚比、长宽比、钢管屈服强度和混凝土强度对L形钢管混凝土柱承载力提高系数的影响。     

基于“叠加原理”的多腔钢管混凝土柱承载力计算

采用有限元软件对多腔钢管混凝土短柱轴压试验进行了数值分析,并与已有的试验结果对比,验证了有限元模型的适用性。用验证的有限元模型对多腔钢管混凝土进行了参数化分析,探讨了钢材强度和混凝土强度对短柱承载力和约束效应的影响。基于"叠加原理"并结合32根试样的有限元模拟结果采用非线性回归的方法,得到了多腔钢管混凝土短柱的承载力计算公式,以供实际工程参考。     

圆CFRP—钢管混凝土轴压短柱荷载—变形关系分析

目的 深入了解圆CFRP-钢管混凝土轴压短柱的静力性能.方法 以试验研究为基础.依据圆CFRP-钢管约束混凝土在轴压力作用下的应力-应变关系,采用纤维模型法模拟圆CFRP-钢管混凝土轴压短柱的荷载-变形关系;分析了钢管约束效应系数和CFRP筒约束效应系数对圆CFRP-钢管混凝土轴压短柱力学性能的影响.结果 计算值与试验值吻合良好且偏于安全.结论 总结了典型的圆CFRP-钢管混凝土轴压短柱荷载一变形关系曲线特点,该曲线可以分为4阶段:弹性阶段、弹塑性阶段、塑性增强阶段和软化阶段;该方法 也可用于圆钢管混凝土轴压短柱的荷载-变形关系分析.