圆CFRP-钢管约束混凝土轴压力作用下的本构关系

目的进行圆CFRP-钢管混凝土轴压短柱的受力全过程分析以及圆CFRP-钢管混凝土构件的承载力简化计算,研究圆CFRP-钢复合管约束混凝土在轴压力作用下的本构关系.方法以试验研究为依据,对已有的圆钢管约束混凝土在轴压力作用下的本构关系进行修正,给出回归表达式以及简化式.结果得到了圆CFRP-钢复合管约束混凝土在轴压力作用下的本构关系表达式以及简化式.结论圆CFRP-钢复合管约束混凝土在轴压力作用下的本构关系可以划分为三阶段：弹性阶段,弹塑性阶段和下降段.     

圆截面CFRP-钢管砼轴压短柱静力性能研究

目的了解圆截面CFRP-钢管混凝土轴压短柱在不同阶段各个组成部分的作用机理和静力性能，以及该类构件承载力简化计算方法．方法以试验为基础，对该类构件开展理论研究．结果给出了混凝土、钢管以及CFRP简的应力途径；确定了该类构件典型的应力-应变曲线，并将其划分为若干阶段：弹性阶段、弹塑性阶段、塑性强化段以及下降段．结论CFRP-钢管混凝土轴压短柱的应力-应变曲线与钢管混凝土轴压短柱的应力-应变曲线相比的最大特点是在试件达到极限承载力之后，都要经历一个下降段，建议采用极限平衡法求解圆截面CFRP-钢管混凝土轴压短柱的承载力．     

圆截面CFRP-钢管混凝土柱的偏压试验

目的了解圆截面CFRP-钢管混凝土偏压柱的静力性能,分析长径比和偏心率对该类构件极限承载力的影响.方法对12根圆截面CFRP-钢管混凝土偏压柱开展静力试验并对实验结果进行理论分析.结果得到圆CFRP-钢管混凝土偏压柱的荷载-柱中挠度关系曲线,该曲线可以划分为以下几个阶段：弹性阶段,弹塑性阶段,塑性阶段和下降段.结论CFRP-钢管混凝土偏压柱的延性性能要好于FRP筒内填混凝土偏压柱.在其他参数相同的条件下,随着偏心率的增加,试件极限承载力降低,随着长径比的增加,试件极限承载力降低.     

圆CFRP钢复合管混凝土轴压短柱试验研究

通过对8根圆CFRP(碳纤维增强塑料)钢复合管混凝土轴压短柱和4根圆钢管混凝土轴压短柱极限承载力的试验,研究CFRP对圆钢管混凝土轴压短柱的增强效果.分析了钢管约束效应系数和CFRP筒约束效应系数等对圆CFRP钢复合管混凝土轴压短柱极限承载力的影响.在本次试验的参数范围内,CFRP对圆钢管混凝土轴压短柱极限承载力的提高率近似随着CFRP的增加而线性增加;在其它条件相同的情况下,钢管约束效应系数越大,CFRP对圆钢管混凝土轴压短柱极限承载力的提高率越小.     

圆CFRP-钢管混凝土构件的受弯性能

目的初步了解圆截面CFRP-钢管混凝土受弯构件的静力性能，为进一步的研究奠定基础．方法在8根圆CFRP-钢管混凝土受弯构件静力试验的基础上，分析钢管和CFRP筒的环向和纵向的协同工作，环向应变分布规律，屈服荷载时纵向应变比较。平截面假定，挠度以及纵向CFRP层数对承载力提高率的影响等问题．结果从加载之初直到最大承载力，钢管和CFRP筒的环向应变基本一致，纵向应变也基本一致。表明两种材料在环向和纵向都可以协同工作；纵向受压最大点的环向拉应变最大。纵向受拉最大点的环向压应变最大，其余点的环向应变介于二者之间；对于同一系列的试件。同一荷载下钢管的纵向应变随着纵向CFRP层数的增大而减小，但试件达到屈服荷载时的应变值却十分接近．结论从加载之初直到大约0．7倍的极限承载力。钢管纵向应变沿截面高度的分布符合平截面假定；在同一荷载下，挠度随着纵向CFRP层数的增大而减小，纵向CFRP可以显著提高试件的刚度；对于同一系列的试件。承载力提高率随着纵向CFRP层数的增大而增大．     

CFRP-钢管混凝土轴压构件试验研究

目的了解圆截面CFRP-钢管混凝土轴压构件的静力性能，分析长径比和弯曲增强系数对该类构件极限承载力和承载力提高率的影响．方法对12根构件开展静力试验并对试验结果进行分析．结果对于长径比较大的试件，纵向受拉区柱中截面纵向CFRP先于纵向受压区柱中截面环向CFRP断裂；对于长径比较小的试件，纵向受压区柱中截面环向CFRP先于纵向受拉区柱中截面纵向CFRP断裂，试件的载荷-柱中挠度曲线可以分为弹性阶段、弹塑性阶段、塑性阶段和下降段；笔者研究对象的延性优于FRP筒内填混凝土轴压构件．结论在长径比相同的条件下，随着弯曲增强系数的增加，极限承载力提高；左弯曲增强系数相同的条件下，随着长径比的增加，极限承载力降低．在长径比相同的条件下，承载力提高率近似随着弯曲增强系数的增加而线性提高；在弯曲增强系数相同的条件下，纵向CFRP对于较大长径比试件的极限承载力提高效果比较显著．     

钢-混凝土组合结构的研究进展

阐述了钢-混凝土组合结构在国内外的研究发展,分析了钢-混凝土组合结构需要进一步研究的问题.并通过工程实例说明了该类结构具有良好的安全性、美观性和经济性,值得推广.     

圆CFRP-钢管混凝土偏压构件的静力性能研究

目的了解圆CFRP-钢管混凝土偏压构件的静力性能,为理论计算提供依据.方法以12根圆CFRP-钢管混凝土偏压构件的静力试验为基础,对其展开理论分析.结果发现从加载之初直到最大承载力,钢管和CFRP筒在纵向和环向都可以协同工作,环向应变沿构件截面周边分布不均匀;纵向受压最大点的钢管存在内力重分布过程:在加载初始阶段,钢管以承受纵向压力为主,进入屈服阶段后,钢管以承受环向拉力为主;纵向受拉最大点的钢管对核心混凝土没有套箍作用.结论从加载之初直到最大承载力,沿截面高度的钢管纵向应变分布符合平截面假定;在其他参数相同的情况下,侧向挠度随着偏心距或构件长度的增大而增大;在其他条件相同的情况下,同一载荷下的纵向应变随着偏心距或试件长度的增大而增大,但达到屈服载荷时的纵向应变值却十分接近.     

FRP-钢夹层复合管混凝土桥墩轴压承载力试验

为改善现有钢管混凝土不耐腐蚀以及FRP约束钢管混凝土施工复杂的缺点,提出一种新型组合构件:FRP-钢夹层复合管混凝土.为探究其受力性能,进行了FRP-钢夹层复合管混凝土柱式桥墩轴压试验研究,并与FRP约束钢管混凝土以及钢管混凝土进行对比,分析3种结构形式的受力性能和破坏模式.试验结果表明:钢管混凝土短柱因含钢率较低而发生剪切破坏,而FRP-钢夹层复合管混凝土短柱与FRP约束钢管混凝土短柱由于外部FRP的附加约束作用均产生腰鼓型破坏; FRP约束钢管混凝土短柱树脂基体被挤压破碎,而FRP-钢夹层复合管混凝土短柱由于夹层的存在未发生树脂基体的挤压破碎;与FRP约束钢管混凝土短柱相比,由于夹层灌浆料的作用,FRP-钢夹层复合管混凝土短柱承载力提高35.3%,极限变形提高22.5%.此外,在现有钢管混凝土和FRP约束混凝土承载力计算公式基础上得到了FRP-钢夹层复合管混凝土短柱的承载力计算公式,计算结果与试验值吻合良好.     

CFRP-钢管混凝土组合短柱的轴压试验

介绍了CFRP-钢管混凝土组合短柱的制作流程,通过8根CFRP-钢管混凝土组合短柱和4根钢管混凝土组合短柱的轴向极限承载力的试验研究,来了解CFRP-钢管混凝土组合短柱的受力特性,并对这两种组合短柱在轴向荷载下的荷载-应变关系曲线进行比较,发现CFRP会使组合柱在屈服后的曲线有一个下降后又缓慢上升的过程,其程度会随着CFRP的层数改变.给出了外围钢筋混凝土套筒对CFRP-钢管混凝土组合短柱承载力的增强效果曲线以及钢管和CFRP的荷载-应变关系曲线,结果表明:钢管和CFRP可以保持协同工作.     

CFRP-钢管混凝土核心柱的力学性能

在统一强度理论的基础上,分析CFRP-钢管混凝土核心柱的工作机理,提出极限承载力计算时的基本假定,推导了CFRP-钢管混凝土核心轴压短柱的极限承载力公式.将计算结果与文献试验结果进行比较,验证了理论公式的正确性,并分析总套箍指标对承载力和承载力提高幅度的影响.该结果为CFRP-钢管混凝土核心轴压短柱的极限承载力分析提供了一定的理论依据,对实际工程设计有一定的参考价值.     

泡沫混凝土填充圆钢管的轴压力学性能

采用试验和有限元模拟方法,研究泡沫混凝土填充圆钢管构件在轴压荷载作用下的力学性能. 通过轴压试验,分析短柱构件的耗能能力和长柱构件的轴压承载力,短柱构件发生叠缩破坏变形模式,耗能能力随着泡沫混凝土密度的提高而显著增强,长柱构件发生整体失稳破坏,稳定承载力随着泡沫混凝土密度的增大而增大. 基于ABAQUS的Explicit求解器,建立泡沫混凝土填充圆钢管构件的数值模型,获得的模拟结果与试验结果吻合良好. 开展参数分析,讨论径厚比、长细比及填充泡沫混凝土密度等因素对长柱构件承载能力的影响. 研究结果表明：长柱构件的稳定承载力随着长细比和径厚比的增大而减小,随着填充的泡沫混凝土密度的增大而增大. 基于Perry-Robertson公式,推导了泡沫混凝土填充圆钢管长柱构件的稳定承载力公式. 预测结果表明,该公式能够很好地预测长柱构件的稳定承载力.     

钢骨-圆钢管高强混凝土组合长柱轴心受压分析

为了研究钢骨-圆钢管高强混凝土组合长柱轴心受压的力学性能,采用ABAQUS软件建立钢骨-圆钢管高强混凝土组合长柱轴心受压有限元分析模型,讨论了组合长柱典型试件荷载-变形关系曲线,不同受力阶段应力分布规律及最终破坏模态.通过进行参数分析,考虑不同参数对组合长柱轴心受压力学性能的影响,利用回归分析得到组合长柱轴心受压承载力简化计算公式.结果表明,混凝土强度、配骨指标和钢材强度对组合长柱轴心受压承载力影响较大,长细比影响较小,简化公式计算结果与有限元计算结果及试验结果吻合良好.     

基于组合单元的圆钢管混凝土结构非线性分析

基于圆钢管混凝土组合截面轴力-应变关系和轴力一弯矩一曲率关系实用计算方法,采用U.L列式单元增量平衡方程,引入平面梁单元非线性分析方法,建立了钢管混凝土结构组合单元法非线性有限元分析理论.编制了相应的非线性有限元程序,对已有钢管混凝土结构的面内受力,如钢管混凝土偏压柱、不等端弯矩钢管混凝土偏压柱、钢管混凝土压弯构件和钢管混凝土模型拱肋等进行双重非线性有限元分析,与基于钢管混凝土拉压数值本构模型的分层梁单元非线性分析理论比较.结果表明,两种分析方法的载荷一变形曲线和极限承载力都很接近试验结果,与分层法相比,组合单元法直接根据杆端力求解截面刚度,不用分层计算截面刚度,加快了计算速度.     

Experimental research on mechanical properties of prestressed truss concrete composite beam encased with circular steel tube

Tests of 4 simply supported unbonded prestressed truss concrete composite beams encased with circular steel tube were carried out. It is found that the ratio of the stress increment of the unbonded tendon to that of the tensile steel tube is 0.252 during the using stage,and the average crack space of beams depends on the ratio of the sum of the bottom chord steel tube’s outside diameter and the secondary bottom chord steel tube’s section area to the effective tensile concrete area. The coefficient of uneven crack distribution is 1.68 and the formula for the calculation of crack width is established. Test results indicate that the ultimate stress increment of unbonded tendon in the beams decreases in linearity with the increase of the composite reinforcement index β0. The pure bending region of beams accords with the plane section assumption from loading to failure. The calculation formula of ultimate stress increment of the unbonded tendon and the method to calculate the bearing capacity of normal section of beams have been presented. Besides,the method to calculate the stiffness of this sort of beams is brought forward as well.     

真实火作用下圆钢管约束钢筋混凝土柱抗火性能

为分析圆钢管约束钢筋混凝土柱在真实火灾下的抗火性能,通过ABAQUS软件建立了有限元分析模型,包括温度场分析模型和耐火极限分析模型,主要考察参数为火灾升温速率、升温时间以及构件荷载比.真实火灾的温度-时间关系采用欧洲规范Eurocode 1 Part 1-2建议的参数火灾模型计算,并选取了ISO-834标准火灾作为对比.分析结果表明:真实火灾的升温速率越快、升温时间越短,构件的截面温度梯度越大;真实火灾作用下,圆钢管约束钢筋混凝土柱不仅可能会在升温过程中发生破坏,也可能会在降温过程中发生破坏;基于等效曝火时间的方法,将计算得到的真实火灾下耐火极限转换为标准火灾下的等效耐火极限,当真实火灾升温速率小于标准火灾速率时,采用标准火灾曲线得到的耐火极限比等效耐火极限小;而当真实火灾升温速率大于标准火灾时,采用标准火灾曲线得到的耐火极限比等效耐火极限大,即按标准火灾下进行的设计偏于不安全,建议按照真实火灾进行抗火设计.     

内置CFRP圆管的方钢管混凝土角柱节点有限元分析

为了分析内置CFRP圆管的方钢管混凝土角柱节点在往复载荷作用下的力学性能,以及不同的材料属性对节点力学性能的影响,利用ABAQUS有限元分析软件建立了10个角柱节点模型,分析钢材强度、含钢率和轴压比等参数对节点力学性能的影响.结果表明,随着钢材强度的提高,极限承载力有显著提高,含钢率对极限承载力和延性均有一定的改善,轴压比的增加使得极限承载力急剧下降,且延性变差.加强环宽度的增加对节点承载力有显著提高,达到70 mm之后有脆性破坏的趋势.