传力构件在矩形钢管混凝土结构中的作用

在矩形钢管混凝土柱内部设置传力构件,解决了现有的钢管混凝土柱中钢管与混凝土难以共同受力的问题。在保证矩形钢管混凝土柱实现共同工作的前提下,实际应用中是否每层柱子均需要设传力构件有待进一步研究。利用有限元软件ABAQUS建立一个简化的30层框架模型,从弹塑性控制设计角度考虑,研究分析如何合理经济地布置传力构件,使其达到较好的传力效果,充分发挥传力构件的连接分配作用。分析塑性阶段混凝土分担系数的变化原因,进一步说明在弹塑性阶段控制设计时采用设传力构件的矩形钢管混凝土结构,如过多或过少设分配梁均不能达到理想的分配效果;合适的数量、合理的位置能够得到较好的工作性能。分析表明:每4～8层设传力构件数量可达到既经济又合理的效果。     

高温后矩形钢管混凝土双向压弯构件力学性能试验研究

设计了双向压弯构件试验加载和量测装置;对14根高温后矩形钢管混凝土双向压弯构件的残余力学性能进行了试验测试;并对温度、长细比、加载偏心角度、截面高宽比和套箍系数等参数进行了研究。研究发现,温度、长细比、加载偏心角度、套箍系数、截面高宽比是影响高温后矩形钢管混凝土双向偏压构件承载力及延性的主要因素,高温后该类构件仍有较高承载力,所有试件的位移延性系数平均值大于8,表明高温后矩形钢管混凝土双向压弯构件具有较好的延性。     

矩形钢管混凝土构件的界面传力特性研究

由于钢管混凝土具有较强的延展性和承载力,良好的抗震性能,目前受到了社会的高度重视。但钢管混凝土界面存在粘结滑移,一定程度上会影响本身的力学性能,所以成为现阶段的研究热点。在本研究中,通过采用声发射技术,采集钢管混凝土短柱推出试验过程中产生的声发射信号,以获取声发射信号和钢管混凝土粘结的规律,能够为分析钢管混凝土粘结滑移提供重要的参考。     

设置传力构件的矩形钢管混凝土柱轴压性能分析

采用有限元软件ABAQUS,对不考虑钢管壁与核心混凝土的粘结,只设置传力构件的矩形钢管混凝土轴压柱进行研究分析。分析核心混凝土及钢管壁的轴力-竖向位移曲线,得出设置传力构件的矩形钢管混凝土柱的轴力-竖向位移曲线及混凝土工作承担系数。通过对轴压作用下设置传力构件的矩形钢管混凝土柱性能的研究分析,验证了可采用CECS159∶2004《矩形钢管混凝土结构技术规程》的相关规定对设置传力构件的矩形钢管混凝土柱的轴压承载力进行计算。     

大高宽比矩形钢管混凝土柱压弯性能研究

为了研究大高宽比矩形钢管混凝土柱的压弯性能,对大高宽比钢管混凝土短柱进行偏压试验并结合有限元模拟补充了4组试件进行对比,包括不同偏心率、高宽比、钢管壁厚度、截面尺寸情况下柱性能的对比分析。最后参考常用的4本国内外规范进行柱承载力计算,对比并判断现有规范是否适用。结果表明：试件破坏模式均为长边鼓曲,当荷载小于极限承载力的80%时,横截面高度上的应变分布服从平截面假定;随着偏心率增大,柱延性提升,在偏心率超过0.205后,柱延性开始下降;随着壁厚增加,柱延性提升,在壁厚达到8 mm后,柱延性开始下降;随着高宽比提升,柱延性降低;随着截面尺寸增大,在壁厚不变的情况下,柱延性降低,在壁厚等比例增大时,柱延性变化不大;随着高宽比、截面尺寸、钢管壁厚度的增大,柱承载力提升;随着偏心率升高,柱承载力降低;参考规范JGJ 138—2016对大高宽比钢管混凝土柱偏压承载力的计算更为准确。     

钢管自密实高性能混凝土压弯构件力学性能研究

进行了38个钢管自密实高性能混凝土压弯构件的试验研究,考察的项目和基本参数有:(1)截面形式,包括22个圆试件和16个方试件;(2)管内混凝土不同浇筑方式,包括自密实、手工振捣和机械振捣;(3)截面径(宽)厚比,从33变化到67;(4)荷载偏心率,从0变化到0.3。研究目的在于:考察钢管自密实混凝土与采用振捣密实的钢管混凝土压弯构件力学性能的差异,并比较规程DL/T5085—1999、GJB4142—2000、AIJ(1997)、EC4(1994)、AISC—LRFD(1999)、BS5400(1979)和DBJ13—51—2003在计算钢管自密实高性能混凝土构件极限承载力时的差异,结果是圆钢管自密实混凝土压弯构件的极限承载能力值按规范计算比试验值低5%～20%,方钢管按规范计算比试验值低4%～15%,唯按EC4(1994)计算的方钢管值略高于试验值。     

矩形钢管混凝土构件双向压弯剪受力性能研究

建立了有限元分析模型,采用收集到的方钢管混凝土压弯剪构件试验数据对模型的适用性进行了验证。基于验证过的有限元模型,对矩形钢管混凝土构件双向压弯剪受力性能进行了分析研究,给出了典型矩形钢管混凝土压弯剪构件的受力全过程关系曲线,分析了剪切荷载角度θ(0°～90°)、轴压比n(0～0.8)、剪跨比m(0.5～5.0)、钢材强度(Q235～Q420)、混凝土强度(C30～C90)、含钢率α(0.05～0.20)和截面高宽比β(1～2)等参数对其受力性能和承载力的影响规律。结果表明,对于矩形钢管混凝土双向压弯剪构件,随钢材强度的提高、混凝土强度的提高、含钢率的增大和剪跨比的减小,其最大横向剪力增大。对于矩形钢管混凝土压弯剪构件,其强轴方向(θ=90°)单向压弯剪横向剪力最大,弱轴方向(θ=0°)单向压弯剪横向剪力最小,随剪切荷载角度的增大,横向剪力增大。在轴压比较小(0≤n≤0.2)时,此类构件最大横向剪力随轴力增大而增大,在轴压比较大(0.2n≤0.8)时,则随轴力增大而减小。截面高宽比变化对强轴方向最大横向剪力影响较小,对弱轴方向的影响较大。     

往复荷载作用下矩形钢管混凝土构件力学性能的研究

以往 ,国内外学者对矩形钢管混凝土构件滞回性能的研究尚少见报道。本文以矩形钢管混凝土构件截面高宽比和轴压比为主要参数 ,进行了 3 0个构件滞回性能的实验研究。利用数值方法分析了矩形钢管混凝土构件的滞回性能 ,理论计算结果与实验结果吻合较好。利用数值方法 ,系统分析和考察了轴压比、长细比、含钢率、截面高宽比、钢材屈服强度和混凝土强度等参数对滞回曲线骨架线的影响规律 ,在此基础上 ,提出了矩形钢管混凝土构件弯矩 -曲率和P -Δ滞回关系模型 ,以及位移延性系数的简化计算方法。     

方钢管混凝土压弯构件力学性能及承载力的研究

利用轴压方钢管混凝土中钢和混凝土的应力－应变关系模型，采用数值分析方法对方钢管混凝土压弯构件进行分析，分析结果和试验结果吻合良好。     

矩形钢管混凝土柱贯通隔板弱轴方向传力研究

为便于混凝土浇筑,提出把矩形钢管混凝土隔板贯通节点隔板孔设置成矩形孔。考虑钢管对节点承载力的贡献,通过对隔板与钢管柱壁板的变形协调分析,得出隔板的受力机理,进而推导相关公式,并采用有限元数值模拟进行对比验算,结果表明两者吻合较好。     

矩形钢管混凝土双向压弯构件的理论与试验研究

对9根方形、矩形钢管混凝土在轴压、单向压弯及双向压弯受力状态下的力学性能进行了研究。构件的主要变化参数为加载角度和截面长宽比。试验结果表明:在受力过程中构件存在扭转,构件绕弱轴的跨中挠度和绕强轴的跨中挠度比值随着荷载的增加而增大,说明在受力过程中构件绕弱轴的刚度不断降低。编制了数值分析程序,采用纤维模型法分析矩形钢管混凝土在双向压弯受力状态下的力学性能,分析过程中考虑了截面变形轴扭转对构件力学性能的影响,理论分析结果和试验结果吻合良好。利用所编制的数值分析程序,分析了在不同加载角度和截面长宽比下变形轴扭转对构件力学性能的影响。分析结果表明:加载角度为45°时,扭转对构件承载力的降低幅度最大,达到20%以上;随着截面长宽比的增加,截面变形轴扭转会明显降低构件的承载力,截面长宽比越大,承载力的降低幅度也越大。     

局部承压矩形钢管混凝土短柱力学性能研究

基于单调荷载作用下钢材和混凝土的应力-应变关系模型,考虑了材料本构关系的非线性以及不同材料之间的接触关系,采用ABAQUS有限元分析软件,建立了矩形钢管混凝土短柱在局压偏压下的非线性有限元计算模型。计算分析矩形钢管混凝土受局压偏压时的荷载-变形全过程关系曲线,计算曲线与试验曲线吻合较好。通过分析局压面积比、截面含钢率、钢材和混凝土强度以及端板厚度等对钢管混凝土局压力学性能的影响规律,较深入地了解矩形钢管混凝土受局压偏压荷载时的工作机制。最后,在系统参数分析结果的基础上,提出矩形钢管混凝土局压偏压承载力简化计算方法。     

混凝土密实度对矩形钢管混凝土短柱力学性能影响研究

为了考察混凝土密实度对矩形钢管混凝土短柱承载力和弹性模量的影响 ,进行了 16个不同混凝土浇筑方式下成型的矩形钢管混凝土短柱试验研究。结果表明 ,混凝土密实度对构件的承载力和弹性模量均有影响 ,密实度越好 ,构件的承载力和弹性模量越高。试验充分证明了混凝土密实度对矩形钢管混凝土短柱的重要性。     

脱空缺陷对钢管混凝土压弯扭构件力学性能的影响研究

为研究脱空缺陷对钢管混凝土试件在压弯扭复合作用下力学性能的影响,对14根(包括6根带脱空缺陷试件、6根无脱空试件以及2根空钢管试件)压弯扭复合作用下的试件进行试验研究。以轴压比、弯扭比为主要试验参数,考察带缺陷试件的破坏模式和脱空缺陷对荷载-位移关系曲线、扭矩-转角关系曲线的影响。试验结果表明:脱空缺陷的存在对试件的破坏模式影响并不显著,但会降低试件的承载力;对于带脱空缺陷的试件,轴压比和弯扭比的增加均导致试件承载力系数有所降低。     

矩形钢管混凝土不等端弯矩偏压柱力学性能研究

通过改变端弯矩比、荷载偏心率等参数,对矩形钢管混凝土不等端弯矩偏压柱的力学性能进行了试验研究,并在此基础上对其受力全过程进行了有限元模拟计算。结果表明,由于构件细长比较小,其最终破坏形态为端部鼓曲破坏;刚度和极限荷载随构件荷载偏心率增大而减小,延展性增加;有限元计算结果与试验结果吻合。     

方形、矩形钢管高强混凝土单向压弯构件承载力参数分析

以实际工程中常见的弯矩和轴力呈正比例增长的加载方式为基础,采用方形、矩形钢管高强混凝土组合作用下的钢管和核心混凝土的纵向应力-应变关系,编制了非线性数值计算程序,对方形、矩形钢管高强混凝土单向压弯构件的受力变形全过程曲线和影响稳定承载力相关曲线的各参数进行较为详细的分析和研究,为研究方形、矩形钢管高强混凝土中长柱在双向压弯受力状态下的力学性能垫定基础。     

长期荷载作用对矩形钢管混凝土轴心受压柱力学性能的影响研究

考虑长期荷载作用效应的影响 ,进行了矩形截面钢管混凝土 (以下简称矩形钢管混凝土 )轴心受压构件变形和承载力的试验研究。基于美国混凝土学会 (ACI 1992 )提供的混凝土徐变和收缩模型 ,对长期荷载作用下矩形钢管混凝土构件的变形进行了计算 ,理论结果和试验结果吻合较好。利用数值方法分析了考虑长期荷载作用影响时 ,矩形钢管混凝土轴心受压柱的荷载 -变形关系曲线 ,理论计算曲线和试验曲线基本吻合。在系统分析了长细比、截面含钢率、钢材种类和混凝土强度等因素影响的基础上 ,提出了考虑长期荷载作用影响时矩形钢管混凝土轴心受压柱承载力的简化计算公式     

压弯剪复合受力作用下带环向脱空缺陷的钢管混凝土构件力学性能研究

以剪跨比和脱空率为主要参数,对12根带环向脱空缺陷的钢管混凝土构件和2根无脱空对比构件在压弯剪复合作用下的力学性能进行试验,考察环向脱空缺陷对钢管混凝土压弯剪试件的破坏模式、荷载-位移曲线、极限承载力的影响。试验结果表明:试件的抗剪承载力随着脱空率的增大而显著降低,带缺陷试件的抗剪承载力随着剪跨比的减小而增大。通过带环向脱空缺陷的钢管混凝土构件在压弯剪复合作用下的有限元分析模型,对带缺陷试件的钢管与核心混凝土之间接触应力的发展情况进行模拟,界定了其受弯和受剪状态的界限剪跨比。     

矩形钢管混凝土构件抗弯性能研究

为研究厚实、非厚实和薄柔截面矩形钢管混凝土(CFST)构件的抗弯性能,提出一种有限元分析(FEA)模型。使用70组试验结果对有限元模型进行验证。有限元分析得到的复合构件极限抗弯承载力和弯矩-跨中挠度关系曲线与试验结果相符。利用有限元模型研究核心混凝土的破坏模式、外钢管典型的残余变形以及整个加载过程中组合结构的应力-应变分布。分析结果表明,组合梁中钢材和混凝土的相互作用使其产生了应力重分布,从而提高了矩形钢管混凝土梁的抗弯承载力和延性。最后,使用可靠性分析方法对欧洲规范EC 4(2004)、美国AISC(2010)和中国规范DBJ/T 13-51-2010中组合梁的现有设计公式进行了评估,结果发现,设计公式的可靠性指标较好。     

钢管混凝土叠合柱压弯性能理论研究

钢管混凝土叠合柱是一种新型的抗震结构构件。为了初步研究叠合柱压弯作用下的力学性能,用ABAQUS有限元分析软件对一叠合柱构件进行三维非线性有限元分析。有限元分析得到了试件破坏的过程、破坏的类型、荷载-应变曲线和荷载变形图。分析结果验证了钢管混凝土叠合柱具有承载力高、延性好的力学特点。