长期载荷作用下钢管混凝土压弯构件徐变的三维有限元分析

基于粘弹性理论,采用三参数线性粘弹性模型,构造了钢管混凝土徐变的三维有限元模型,在实验研究的基础上,拟合了模型中的三个参数,并采用此模型对钢管混凝土构件分别在长期轴压和偏压载荷作用下的徐变规律进行了研究,计算结果与实验结果符合较好.     

初应力和黏结滑移对钢管混凝土长期变形的影响

利用ANSYS程序建立考虑钢管初始应力、屈服和黏结滑移效应的钢管混凝土长期变形分析三维实体有限元模型.对模型中钢管初始应力和黏结滑移效应模拟方法的正确性进行验证;通过算例系统研究上述3种因素对钢管混凝土收缩徐变变形及应力重分布的影响.结果表明：对收缩徐变后钢管仍处于弹性阶段的钢管混凝土构件,初始应力不会对其应力重分布产生影响;若收缩徐变后钢管屈服,则应力重分布不再发生,但变形速率增加,设计人员需引起重视;钢管混凝土的长期变形计算应根据不同约束条件选择是否考虑黏结滑移效应;其中底部钢管与混凝土全部约束构件的完全黏结假定成立,但对仅约束管内混凝土的构件收缩徐变计算,应考虑其黏结滑移效应.     

矩形钢管混凝土双向压弯构件力学性能初探

基于ABAQUS软件,建立了矩形钢管混凝土双向压弯构件的三维实体有限元模型,进行了荷载-变形曲线的全过程数值模拟,理论模型得到了实验结果的验证。基于此模型,进行了矩形钢管混凝土双向压弯构件力学性能的影响因素分析,讨论了荷载偏心角、含钢率、约束效应系数、混凝土及钢材强度等参数对其力学性能的影响规律。本文结论可为进一步研究矩形双向压弯构件的实用设计方法提供参考。     

长期荷载对钢管混凝土受压构件强度影响的实验研究

本文主要根据实验结果,获得钢管混凝土受压构件的徐变规律和徐变量,以及徐变后构件的承载力.结果表明长期荷载对钢管混凝土受压构件的强度承载力并无影响.     

钢管混凝土压弯长柱非线性屈曲承载力的三维有限元分析

基于三维线弹性大变形理论,本文构造了三维非线性虚拟层合单元法,利用此法对钢管混凝土压弯长柱的非线性屈曲承载力进行了研究,有限元分析结果与试验结果符合良好.最后,以典型截面形式为例,研究了长细比、偏心率等参数对钢管混凝土长柱承载力的影响,研究结果可供工程设计和施工参考.     

钢管约束钢筋混凝土压弯构件抗震性能与设计方法

为研究钢管约束钢筋高强混凝土压弯构件的抗震性能和设计方法,进行圆钢管和方钢管约束钢筋高强混凝土压弯构件的滞回性能试验研究.试验结果表明,由于钢管对核心混凝土的有效约束,核心高强混凝土柱的承载力、延性和耗能能力得到显著提高.在轴压比和钢管径厚比相同的条件下,圆钢管约束钢筋混凝土压弯构件的抗弯承载力和延性明显优于方钢管约束钢筋混凝土.根据试验结果,建立钢管约束钢筋混凝土压弯构件的纤维模型方法和截面抗弯承载力计算方法,计算结果与试验结果吻合极好.     

钢管约束的钢管混凝土轴压短柱长期变形性能

为分析钢管约束的钢管混凝土柱在长期荷载作用下的变形性能,进行了16个钢管约束的钢管混凝土短柱和2个钢管混凝土短柱的长期持荷试验,持荷时间为350 d。主要研究参数核心混凝土应力比为0.35、0.50和0.65,双层钢管总含钢率为5.8%、10.5%和15.0%,内层钢管与外层钢管含钢率比值为0.30、1.25和2.23。基于素混凝土的长期变形理论计算模型,通过分析施加纵向长期荷载时构件的受力机理,推导出适用于钢管约束的钢管混凝土轴压短柱长期变形的理论计算方法。试验结果表明：长期变形随核心混凝土应力比的提高而增大,随总含钢率、内层与外层钢管含钢率比值的增大而减小。理论计算曲线与试验数据曲线的对比和分析表明：长期变形随相对湿度的减小而增大,采用不同混凝土收缩徐变模型时,相对湿度的影响程度不同,其中CEB-FIP 2010模型的吻合效果最好。建议采用CEB-FIP 2010模型并取相对湿度为100%来计算钢管约束的钢管混凝土柱的长期变形。     

方钢管混凝土压弯构件截面弯矩-曲率滞回性能研究

提出了一种适于计算钢管混凝土压弯构件动力性能的钢材滞回模型,模型中考虑了钢材的环向拉力作用;建立了双向受力压弯构件截面弯矩-曲率关系的纤维模型计算方法,并应用本文提出的钢材模型和已有的混凝土模型编制了纤维模型数值计算程序,计算结果与典型试验结果进行了对比;分析了宽厚比、混凝土强度和钢材屈服强度对方钢管混凝土压弯构件截面弯矩-曲率滞回性能和抗弯承载力的影响.     

矩形钢管高强混凝土双向压弯构件力学性能分析

为分析两种典型加载路径下双向压弯构件的荷载-变形关系全过程曲线,编制了非线性数值计算程序,考虑残余应力对构件承载力相关曲线的影响,分析构件长细比、钢材屈服强度、混凝土强度、含钢率、加载路径及加载角度等参数对构件承载力的影响,给出矩形钢管高强混凝土双向压弯构件的三维承载力相关关系及其简化计算公式.通过2根双向压弯构件试验,将简化计算公式与数值计算结果和试验结果进行对比,三者吻合较好.结果表明:简化计算结果经济安全.     

圆钢管混凝土截面轴力-弯矩-曲率关系实用计算方法

为便于有限元分析,建立圆钢管混凝土压弯构件截面轴力-弯矩-曲率关系实用计算方法,基于合理的钢管混凝土数值本构模型,利用截面分层法对圆钢管混凝土压弯构件截面轴力-弯矩-曲率关系进行全过程分析,根据轴压比、钢管屈服强度、混凝土强度等级和含钢率等各主要因素对轴力-弯矩-曲率关系的影响,通过大量参数分析,分别建立圆钢管混凝土压弯构件截面轴力-弯矩相关方程实用计算公式和轴力-弯矩-曲率关系实用计算方法.通过与圆钢管混凝土压弯构件截面轴力-弯矩相关承载力和轴力-弯矩-曲率关系曲线试验结果的对比,验证该实用计算公式和实用计算方法的正确性.研究结果为圆钢管混凝土结构非线性有限元分析奠定基础.测试结果显示了方法的有效性.     

方钢管约束高强混凝土短柱轴压力学性能

为研究方钢管约束高强混凝土短柱的轴压力学性能,进行了12个试件在循环轴压荷载作用下的试验研究.试验中的主要参数为钢管宽厚比(D/t=47和70)和混凝土强度(C77和C88).试验结果表明,当D/t=70时,方钢管约束高强混凝土短柱的轴压承载力高于同条件的普通方钢管混凝土构件;而当D/t=47时,方钢管约束高强混凝土短柱的轴压承载力则低于普通方钢管混凝土构件;但两种构件的延性无显著差异.对构件的应力分析结果表明,方钢管约束高强混凝土轴压短柱中,钢管在峰值荷载点后屈服;而钢管混凝土构件中,钢管在峰值荷载点前屈服.方钢管约束混凝土构件中钢管对核心混凝土的约束效果高于普通钢管混凝土构件.     

方钢管高强混凝土偏压短柱试验研究

以偏心率和混凝土强度为参数,对8根方钢管高强混凝土偏压短柱进行试验研究.结果表明:偏压短柱具有较好的弹塑性工作性能;偏心率和混凝土强度对构件的承载力均有影响,但偏心率的影响更为显著,随偏心率增大,紧箍力对提高混凝土强度的作用随之减弱,构件的承载力也明显降低,承载力的降低与偏心率的增加不呈线性关系;混凝土强度对承载力的影响与偏心率有关,当偏心率小于0.5时,提高混凝土强度可以明显提高构件的承载力,当偏心率大于0.5时,混凝土强度对构件承载力的影响较小.     

圆钢管约束高强混凝土短柱的轴压力学性能

为研究圆钢管约束高强混凝土短柱的轴压力学性能,进行6个短柱试件在循环轴压荷载作用下的试验研究.试验中的主要参数为钢管径厚比(26和42).试验结果表明,圆钢管约束高强混凝土短柱的轴压承载力高于同条件的普通钢管混凝土构件,但两种构件的延性无显著差异;随钢管中纵向应力的降低,构件的轴压承载力提高.对构件的应力分析结果表明,圆钢管约束高强混凝土轴压短柱中,钢管对核心混凝土的约束效果高于普通钢管混凝土构件;钢管约束高强混凝土轴压短柱的峰值荷载点对应于钢管的屈服点.     

碳纤维布加固高强混凝土偏心受压柱受力性能的有限元分析

目的研究碳纤维布加固高强混凝土偏心受压柱的受力性能,并建立其有限元模型.方法通过不同加固形式的18根试件,对碳纤维布加固高强混凝土偏心受压矩形柱的力学性能进行了有限元分析,主要考虑了偏心距、预损伤程度、纤维布的数量以及粘贴形式对加固效果的影响.结果给出了柱的荷载挠度曲线、混凝土轴向应力的分布情况、纤维布应力的分布情况等.结论不论是纤维布条带包裹,还是完全包裹的试件,加固后高强混凝土柱的极限承载力都有一定的提高,有限元分析结果和试验结果吻合较好,可以为实际工程加固柱的模拟提供参考.     

玻璃纤维管钢筋混凝土空心柱的轴压徐变性能

为研究玻璃纤维管钢筋混凝土空心柱轴压下的徐变性能,对空心柱轴压下的受力特性进行分析,建立了适用于玻璃纤维管钢筋混凝土空心柱轴压徐变公式。编制轴心受压荷载作用下徐变分析程序计算徐变应变与时间关系曲线,并通过已有试验对该程序的正确性进行验证。在程序正确性的基础上,计算空心率、混凝土强度、作用荷载及玻璃纤维管壁厚等主要参数对其轴压徐变性能的影响。结果表明：空心柱的徐变应变在28 d以内（作用初期）增长较快,28 d以后增长速度变得缓慢,大约6个月以后徐变应变趋于稳定。空心率和混凝土强度对玻璃纤维管钢筋混凝土空心柱轴压徐变影响较小,其次是玻璃纤维管壁厚,作用荷载对徐变影响较大。     

Low cyclic fatigue performance of concrete-filled steel tube columns

Eight concrete-filled steel tubular(CFT) columns were tested subjected to cyclic loading under constant axial load. Experimental parameters included axial compression ratio, loading sequences, and strength of concrete and steel. The seismic performance of CFT columns and failure modes were analyzed. The test results show that different axial load ratios and loading sequences have effects on the load carrying capacity, ductility and energy dissipation capacity of CFT columns, as well as the failure modes of the CFT columns. The failure pattern can be categorized into two types: local buckling failure of steel tube in compression zone, and low cycle fatigue tearing rupture failure of steel tube. The seismic behavior was evaluated through the energy index obtained from each cycle.     

方钢管砼柱轴心受力承载力的神经网络方法研究

方钢管混凝土轴心受压柱的钢管和混凝土材料的受力状态复杂，各种因素对极限承载力的影响难以独立地精确描述.神经网络通过自学习、自组织、自适应的非线性映射，可找到输入、输出变量之间的关系，因此适用于极限承载力的预测.以现有的方钢管混凝土柱轴心受压试验数据为样本，训练了一个三层的BP网络模型，建立了预测轴心受压方钢管混凝土柱极限承载力的神经网络模型.对8组实验数据进行预测的结果表明：预测值与试验值吻合良好，精度较高，该方法可作为实际结构设计的一种辅助手段.     

圆钢管混凝土偏压长柱屈曲承载力的FEM法分析

构造了非线性三维虚拟层合单元法,对5组圆钢管混凝土偏压柱的非线性屈曲承载力进行了三维有限元分析,计算结果与试验结果符合良好.以典型截面形式的圆钢管混凝土偏压长柱为例,对其载荷-变形全过程进行了分析,给出了非线性屈曲承载力与长细比的关系,研究结果可为圆钢管混凝土柱的承载力设计提供参考.     

小偏心钢筋混凝土受压柱卸载后的徐变后效研究

基于弹性徐变理论和线性叠加原理,研究了对称配筋的钢筋混凝土偏心受压柱中,钢筋和混凝土的应力-应变增量关系和递推公式;并且通过数值方法计算了考虑加、卸载后钢筋和混凝土应力-应变的变化过程;同时,分析了偏心距、配筋率、加载龄期及卸载时间等因素对长期荷载下钢筋混凝土偏心受压柱徐变特性和卸载后混凝土应力的影响规律.研究成果可为长期荷载下钢筋混凝土偏心受压构件的设计提供参考.     

岩石三维非线性黏弹塑性损伤蠕变模型研究

为了准确描述岩石蠕变曲线的各阶段特征,将Kelvin模型中黏壶元件的黏滞系数定义为与时间相关的函数,并根据蠕变损伤理论构建了一个考虑蠕变参数随时间劣化的损伤黏弹塑性体,进而将弹性体、非线性Kelvin体、黏性体和损伤黏弹塑性体进行串联,提出了可以描述岩石蠕变全过程的非线性黏弹塑性损伤蠕变模型,并合理推导了该模型在恒应力情况下的一维和三维蠕变方程。最后,根据相关蠕变试验数据进行参数识别来验证损伤蠕变模型的有效性,对比分析理论模型和试验数据的相关性,结果表明该模型能很好地描述岩石蠕变全过程,且相关系数均在0.92以上。