外包钢加固轴心受压砖柱的受力性能分析

对外包钢加固轴心受压砖柱的受力特点和横向应变进行了分析,提出了外包钢约束作用下砖砌体侧向约束应力、抗压强度的计算方法。在考虑截面有效约束区和非有效约束区的基础上,提出了外包钢加固轴心受压砖柱的极限承载力计算方法。计算结果与已有试验结果吻合较好,研究结果可供类似工程参考。     

外包钢加固混凝土时外包钢利用系数的确定

外包钢加固混凝土是指用湿式外包钢方法加固轴心受压的混凝土结构。本文从理论上推导了后加钢与原混凝土以及混凝土里面的钢筋之间的应力—应变关系，提出了两种界限状态的概念，并按此概念给出了轴心受压混凝土湿式外包钢加固时，外包钢利用系数的确定方法。     

预应力钢绞线-外包钢复合加固混凝土柱轴心受压试验研究

通过对7根预应力钢绞线-外包钢钢筋混凝土短柱进行轴心受压试验,研究预应力钢绞线-外包钢复合加固后混凝土柱的破坏特征、轴压性能和破坏机理,对比了不同预紧力加固下混凝土柱的极限承载力、延性等轴压性能。试验结果表明:复合加固方式充分发挥了钢绞线和角钢加固混凝土柱的优势,使其协调作用,共同受力,较好地改善了原构件的力学性能。混凝土柱极限承载力大幅提升,延性也得到明显改善。在分析其破坏机理的基础上,提出了复合加固混凝土柱的轴心受压计算式。     

混凝土外包钢加固时外包钢利用系数的确定

混凝土外包钢加固是指用湿式外包钢加固轴心受压的混凝土短柱，不考虑柱子的失稳问题。本文从理论上推倒了后加钢与原混凝土里面的钢筋之间的应力应变关系，提出了两种界限状态的概念，并按此概念给出了轴心受压混凝土湿式外包钢加固时，外包钢利用系数的确定方法。     

双管混凝土长柱轴压承载力性能有限元分析

在双管混凝土轴心受压短柱承载力研究的基础上,采用有限元分析软件建立有限元模型,进一步对双管混凝土长柱的受压承载力进行了模拟试验,通过对双管混凝土在“内钢管”、“外钢管”以及“内外管之间的混凝土”面积分别趋近于零时的受力情况进行分析后,推导出了关于双管混凝土轴心受压长柱承载力的计算公式,其计算结果比较理想。此外,双管混凝土轴心受压长柱承载力计算公式不仅涵盖了短柱承载力计算公式,还与钢管混凝土结构及钢结构构件的承载力计算公式有较强的一致性,为设计、施工提供参考依据。     

轴心受压双钢管混凝土短柱正截面受压承载力理论分析及试验研究

研究了由同心设置的内、外圆钢管构成的轴心受压双钢管混凝土短柱正截面受压承载力,分析了单钢管混凝土柱与双钢管混凝土柱的受力机理,并根据纤维模型法原理,采用适用于钢管混凝土受力特性的钢材与混凝土材料本构关系,给出了轴心受压双钢管混凝土短柱的荷载-位移全过程数值分析和正截面承载力计算公式。进行了5个双钢管混凝土短柱的轴心受压试验,验证理论分析的正确性。理论分析与试验研究表明:轴心受压双钢管混凝土短柱与单钢管混凝土柱的受力全过程都可以分为弹性阶段、弹塑性阶段和破坏阶段。双钢管混凝土短柱的破坏形态为腰鼓形,其外层混凝土的工作性能与单钢管中的混凝土大致相同,但内钢管中的内层混凝土受到的约束效应较大,且不是内、外钢管对它的约束效应的叠加,因此对内层混凝土约束效应的确定是计算承载力的关键。通过与相同含钢率的轴心受压单钢管混凝土短柱受力过程的对比得出:双钢管混凝土柱的承载力明显高于单钢管混凝土柱,且具有非常好的延性和整体     

钢管自密实混凝土短柱的有限元分析

钢管自密实混凝土在工程结构中得到了广泛的应用.通过理论分析,建立了轴心受压钢管自密实混凝土短柱的承载力计算公式.并借助有限元分析软件ANSYS,考虑了钢管与混凝土两种材料本构关系的非线性,对轴心受压钢管自密实混凝土短柱进行了大量的非线性有限元分析,建立了钢管自密实混凝土短柱在轴心压力作用下的非线性有限元计算模型.通过数值模拟,对提出的轴心受压钢管自密实混凝土短柱的承载力计算公式得出的结果进行了验证,发现计算结果与有限元分析结果吻合良好.     

双管混凝土轴心受压短柱承载力计算的一种新方法

通过对双管混凝土轴心受压短柱承载力的进一步研究,结合本结构构件受力分析的实际情况,对双管混凝土在"内钢管"、"外钢管"以及"内外管之间的混凝土"面积分别趋近于零时的受力情况进行分析后,给出了一种计算双管混凝土轴心受压短柱承载力的新方法,并推导出了相应的计算公式,使得其计算结果更符合实际,更加合理。     

再生混凝土柱受压性能试验研究

完成了6根不同再生骨料取代率下的轴心、偏心柱受压试验,研究了再生混凝土柱的破坏形态和承载力等受压性能,并与普通混凝土柱进行对比分析,基于试验结果的分析,探讨了现行规范受压承载力的计算方法对于再生混凝土柱的适用性.     

核心高强混凝土柱轴心受压承载力分析

为验证在核心高强素混凝土短柱试验研究基础上提出的核心高强混凝土柱轴心受压承载力计算公式的正确性,对3根核心高强混凝土柱和1根普通钢筋混凝土柱进行轴压试验,并对试验柱的破坏特征进行分析,对核心高强混凝土柱轴心受压承载力计算公式予以验证。结果表明:核心高强混凝土柱的破坏特征与普通钢筋混凝土柱相似,承载力有明显的提高;试验结果与文献[3]所提公式的轴心受压承载力计算值吻合良好。     

T形截面钢骨混凝土柱延性性能分析

利用大型有限元分析软件ABAQUS分析了T形截面钢骨混凝土柱在低周反复荷载作用下的受力性能,综合钢骨混凝土柱现有的试验研究成果,研究了T形截面钢骨混凝土柱在不同轴压比系数、配钢率、混凝土强度等级和长细比等参数对其延性的影响,得出了T形截面钢骨混凝土柱具有很好的延性性能,并提出了不同参数影响下T形截面钢骨混凝土柱满足一定延性要求的轴压比限值。     

Numerical simulation of concrete encased steel composite columns

This paper investigates the behaviour of pin-ended axially loaded concrete encased steel composite columns. A nonlinear 3-D finite element model was developed to analyse the inelastic behaviour of steel, concrete, longitudinal and transverse reinforcement bars as well as the effect of concrete confinement of the concrete encased steel composite columns. The interface between the steel section and concrete, the longitudinal and transverse reinforcement bars, and the reinforcement bars and concrete were also considered that allowed the bond behaviour to be modeled and the different components to retain their profile during the deformation of the column. Furthermore, the initial overall (out-of-straightness) geometric imperfection was carefully incorporated in the model. The finite element model has been validated against published experimental results. The main objective of the study was to understand the structural response and modes of failure of the columns and to assess the composite column strengths against current design codes. The study covered slender, non-slender, stub and long concrete encased steel composite columns. The concrete strengths varied from normal to high strength (20-110 MPa). The steel section yield stresses also varied from normal to high strength (275-690 MPa). Furthermore, the variables that influence the composite column behaviour and strength comprising different slenderness ratios, concrete strength and steel yield stress were investigated in a parametric study. It is shown that the increase in structural steel strength has a small effect on the composite column strength for the columns having higher relative slenderness ratios due to the flexural buckling failure mode. The composite column strengths obtained from the finite element analysis were compared with the design strengths calculated using the American Institute for Steel Construction AISC and Eurocode 4 for composite columns. Generally, it is shown that the EC 4 accurately predicted the design strength for the concrete encased steel composite columns having a concrete cylinder strength of 30 MPa and structural steel yield stresses of 275 and 460 MPa, which are in the limits of the code, which otherwise, was generally conservative. The AISC predictions were quite conservative for all the concrete encased steel composite columns.     

Hysteretic behavior of encased CFST column bases

通过4个外包式钢管混凝土柱脚试件的低周往复荷载试验和ABAQUS有限元模拟,研究了圆形截面钢管混凝土柱脚外包钢筋混凝土和钢管混凝土构造及外包高度对柱脚的滞回性能影响。研究表明：外包高度为2.5D（D为钢管混凝土柱直径）的试件承载能力较外包高度为1.8D的试件高,但延性和耗能能力差。外包段采用钢管混凝土（即加设方形外包钢板）,因外包段顶部的塑性变形而破坏,能明显提高柱脚的受弯承载力,但其延性相较于采用钢筋混凝土包裹的柱脚会有所降低。通过有限元模拟构件抗震性能发现,有限元模拟结果与试验结果吻合较好。     

钢骨高强混凝土短柱抗震性能的试验研究

针对目前高层、大跨结构中广泛应用的高强混凝土所具有的"脆性"特点,本文拟通过在高强混凝土柱中内置钢骨,来改善高强混凝土的脆性,增加高强混凝土结构的抗震延性。本文开展了13根剪跨比为2.0的试件在低周反复荷载下的试验,对内置钢骨的高强混凝土短柱抗震性能进行了研究。分析了钢骨高强混凝土短柱的破坏特征、滞回特性以及骨架曲线,研究了轴压比和配箍率对钢骨高强混凝土短柱抗震延性的影响,并得出了轴压比和位移延性系数的关系以及配箍率和位移延性系数的关系。根据本文试验结果,提出了满足一定位移延性要求的钢骨高强混凝土短柱的轴压比限值和柱箍筋加密区最小体积配箍率,试验结果可为规范修订和工程设计提供参考。     

大直径钢管混凝土柱-H形钢梁节点设计研究

在传统内环板节点的基础上,提出一种适用于大直径钢管混凝土柱的梁柱节点。为了避免内环板宽度过大造成混凝土浇筑困难、用钢量较大的问题,在内环板焊接拉结钢筋,既可以减小钢材用量又便于在钢管柱内设置钢筋笼。为避免与钢梁翼缘焊接处的钢管表面发生层状撕裂,局部加大梁端翼缘宽度,并通过分析合理确定梁端扩翼宽度与扩翼角度。采用非线性有限元软件,对节点构造与应力分布、变形性能的关系进行分析。通过对比分析得到梁端的刚域长度,并对刚域长度与框架梁抗弯刚度的关系进行研究。为了验证该类节点设计的合理性,进行钢管混凝土柱-H形钢梁缩尺模型试验。有限元分析与缩尺模型试验结果表明,节点拉结钢筋可以提高内环板传力的有效性,有效减小节点区柱壁应力,当梁端扩翼宽度为1.5倍梁翼缘宽度、扩翼角度为1∶6时,节点区柱壁应力明显低于H形钢梁的应力,满足“强节点弱构件”的抗震设计理念。节点刚度对钢管混凝土柱-H形钢梁框架结构的侧向刚度影响显著,当梁端刚域长度约为钢柱直径的0.4倍时,框架梁的抗弯刚度可增加40%以上。节点抗震性能良好,可以实现“强节点弱构件”的抗震设计理念。     

配置核心钢管的钢筋混凝土柱-钢骨混凝土梁组合框架抗震性能试验研究

进行两榀配置核心钢管的钢筋混凝土柱-钢骨混凝土梁组合框架试件在水平低周往复荷载作用下的试验研究,观察试验过程及破坏形态,研究试件的滞回特性、骨架曲线、刚度退化、耗能能力、残余变形等抗震性能,同时对梁柱端纵筋、钢骨翼缘及钢管在不同加载位移下的应变变化规律进行分析,得到框架结构的出铰顺序。研究结果表明：两榀框架滞回曲线饱满,施加预应力后仍具有较好的耗能能力和延性,表现出良好的抗震性能;框架柱底塑性铰区的钢管环向应变在整个加载过程中呈不均匀变化趋势,截面受压区钢管环向受拉,能够对受压区混凝土提供有效约束;钢骨混凝土梁由于施加预应力的作用,可延缓其裂缝的出现;此外,两榀框架试件均呈现“先梁端后柱底”的出铰顺序,能实现梁铰耗能机制,延迟柱底出铰时刻。     

钢骨—钢管混凝土组合柱轴压组合刚度分析

基于钢管混凝土核心柱在应用中存在内外不能很好共同工作的可能,提出一种新的钢骨—铜管混凝土组合柱,并对该种柱的组合刚度的计算进行研究。通过对3个含钢率不同的轴心受压钢骨—钢管混凝土短柱的试验值与理论计算值的比较,验证了钢骨—钢管混凝土柱的组合刚度的计算方法的合理性,并揭示了含钢率对组合刚度的影响规律。结果表明：钢骨—钢管混凝土组合柱具有很大的优势,能够克服钢管混凝土组合柱的不足。     

Eccentrically loaded concrete encased steel composite columns

This paper presents a nonlinear 3-D finite element model for eccentrically loaded concrete encased steel composite columns. The columns were pin-ended subjected to an eccentric load acting along the major axis, with eccentricity varied from 0.125 to 0.375 of the overall depth (D) of the column sections. The model accounted for the inelastic behaviour of steel, concrete, longitudinal and transverse reinforcement bars as well as the effect of concrete confinement of the concrete encased steel composite columns. The interface between the steel section and concrete, the longitudinal and transverse reinforcement bars, and the reinforcement bars and concrete were also considered allowing the bond behaviour to be modelled and the different components to retain its profile during the deformation of the column. The initial overall geometric imperfection was carefully incorporated in the model. The finite element model has been validated against existing test results. The concrete strengths varied from normal to high strength (30–110 MPa). The steel section yield stresses also varied from normal to high strength (275–690 MPa). Furthermore, the variables that influence the eccentrically loaded composite column behaviour and strength comprising different eccentricities, different column dimensions, different structural steel sizes, different concrete strengths, and different structural steel yield stresses were investigated in a parametric study. Generally, it is shown that the effect on the composite column strength owing to the increase in structural steel yield stress is significant for eccentrically loaded columns with small eccentricity of 0.125D. On the other hand, for columns with higher eccentricity 0.375D, the effect on the composite column strength due to the increase in structural steel yield stress is significant for columns with concrete strengths lower than 70 MPa. The strength of composite columns obtained from the finite element analysis were compared with the design strengths calculated using the Eurocode 4 for composite columns. Generally, it is shown that the EC4 accurately predicted the eccentrically loaded composite columns, while overestimated the moment.     

结构加固中柱截面新旧混凝土结合部处理

以某混凝土结构加层改造工程为背景,对柱结构新旧混凝土结合层处理方法展开了研究,并使用ANSYS有限元软件对外包角钢混凝土柱进行了建模分析,对提高混凝土柱的承载力具有重要意义。     

钢纤维混凝土替代框架柱节点区普通混凝土探讨

对钢纤维混凝土的基本特性进行了分析,从粘结面性能、浇筑高度、浇筑方式等方面介绍了柱节点区钢纤维混凝土的浇筑方法,指出使用钢纤维混凝土替代柱节点区普通混凝土,能显著增强框架节点及附近柱端区域的抗震性能。