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.     

矩形钢管混凝土压弯构件承载力设计方法

简要介绍了美国LRFD（1994）、日本AIJ（1997）、欧洲EC4（1996）设计规程中有关矩形钢管混凝土压弯构件的设计方法;同时介绍了我国即将颁布的《矩形钢管混凝土结构技术规程》中压弯构件的设计方法及简化的M-N相关曲线,并利用该方法的计算结果和文献[1]中30个矩形钢管混凝土的试验数据,进行了对比分析．结果表明：《矩形钢管混凝土结构技术规程》用极限状态计算矩形钢管混凝土偏压柱的M-N相关曲线是合理的,且用简化相关方程计算单向偏压柱的承栽力是偏于安全的．     

方钢管混凝土偏压柱受力性能的试验研究

以偏心率、长细比和混凝土强度为参数,通过15根方钢管混凝土柱的偏心受压试验,研究了该种构件的受力性能.结果表明,偏心率和长细比是影响方钢管混凝土柱承载力的主要因素,随偏心率增大,紧箍力对提高核心混凝土强度的作用逐渐减弱,构件的承载力明显降低,混凝土强度对承载力的影响随偏心率增加逐渐减小.     

方矩形钢管混凝土抗弯性能研究及规范对比

对国内外研究钢管混凝土具有代表性的规范进行了研究,并通过7根填充高强灌浆料的方矩形钢管混凝土受弯构件的试验研究,分析了它们在不同高宽比、钢管壁厚条件下的抗弯承载力及抗弯刚度,并将试验结果与日本 AIJ（1997）、欧洲 EC4（1996）、中国 CECS159（2004）等规范的计算结果进行了比较。结果表明,日本AIJ规范安全储备最高,相应造价也要提高,DBJ规范和试验值比较接近,工程使用比较经济,并有足够安全储备,而其他三个规范介于二者之间。 关键词：方矩形钢管混凝土;抗弯刚度;抗弯承载力;规范 中图分类号：TU323.3 文献标识号 A     

矩形钢管高强混凝土双向压弯构件截面强度

针对实际工程中方形和矩形钢管高强混凝土双向压弯构件受力时的两种典型加载路径,编制了非线性数值计算程序,对双向压弯构件截面进行了分析,材料本构关系以方形、矩形钢管高强混凝土轴压短柱试验为基础,并考虑了材料加卸载作用的影响.利用所编制的程序,分析了两种典型加载路径下双向压弯构件截面的荷载-变形关系全过程曲线,同时分析了残余应力对截面的荷载-变形关系全过程曲线的影响,讨论了截面长宽比、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截面强度承载力的影响.最后给出了方形和矩形钢管高强混凝土双向压弯构件截面的三维强度承载力相关关系及其简化计算公式,并将简化计算公式计算结果与程序计算结果行了比较,两者吻合较好.     

截面长宽比对矩形钢管高强混凝土力学性能的影响

采用数值分析方法分析了矩形钢管高强混凝土轴压短柱、偏压短柱、轴压长柱、偏压长柱及受弯构件的力学性能,理论分析结果和试验结果进行了对比,两者吻合较好。在此基础上利用数值分析程序,通过大量算例的计算,分析了截面长宽比对矩形钢管混凝土轴压、偏压构件及受弯构件力学性能的影响.研究结果表明:截面长宽比在1.0~1.6内变化时对矩形钢管混凝土轴压构件承载力的影响很小,对构件纵向应力-应变关系曲线的下降段有较显著影响;当长细比相同时,截面长宽比对压弯构件相关曲线的影响也较小;矩形钢管混凝土绕强轴的抗弯承载力和刚度随着截面长宽比的增加而增大,绕弱轴的变化规律正好相反.     

方钢管-钢骨混凝土偏压柱正截面承载力分析

为了进一步研究方钢管-钢骨混凝土偏心受压柱的力学性能,采用叠加法推导了其在钢管、钢骨受拉、受压区屈服条件下的承栽力计算公式;分析了长细比、偏心率、套箍率、配骨率等参数对偏压构件承载力的影响;通过算例对偏压柱正截面承载力的计算过程进行了演示。结果表明：偏心率的增大使承载力迅速降低;随着长细比的增加,构件的承载力呈直线下降;套箍率、配骨率的增加可以显著提高构件的承载力;得出的偏压承载力的计算公式可用于承载力复核,为方钢管一钢骨混凝土偏压柱设计提供参考。     

矩形钢管混凝土构件压扭和弯扭受力下的力学性能

为研究矩形截面钢管混凝土构件压扭和弯扭的力学性能,使用ABAQUS有限元分析软件建立构件力学模型,计算20个圆形和方形截面的钢管混凝土构件压扭和弯扭的数据,并将其与实验结果进行比较。利用典型算例分析材料参数、几何参数和加载参数对矩形钢管混凝土构件压扭、弯扭力学性能的影响。结果表明：在材料参数和几何参数条件相同的情况下,轴压比和弯矩比的增加都会使构件极限承载力降低;在几何参数和加载参数条件相同的情况下,钢材强度和截面含钢率的提高可以增加压扭与弯扭构件的极限承载力;在材料参数和加载参数条件相同的情况下,长细比影响压扭构件稳定性,对细长构件极限承载力影响较大。最后,依据相关分析,给出矩形钢管混凝土构件压扭和弯扭极限承载力的简化计算公式。     

内置CFRP圆管的方钢管混凝土中长柱偏压试验

通过对10根内置碳纤维复合材料（CFRP）圆管的方钢管高强混凝土柱和4根方钢管高强混凝土柱的承载力进行对比试验,分析了CFRP含量、偏心距和长细比等参数对试件性能的影响。结果表明：在长细比相同的条件下,随着偏心距的增大,相同CFRP含量的方钢管高强混凝土柱承载力降低;在长细比和偏心距相同的情况下,随着CFRP含量的增加,方钢管高强混凝土柱承载力有显著提高,对核心混凝土约束效应增加,增强了构件的延性;随着长细比的增大,相同CFRP含量和相同偏心距的方钢管高强混凝土柱承载力降低。试验结果为进一步分析和推导承载力公式打下了基础。     

矩形钢管橡胶混凝土短柱强度承载力试验

为了探讨橡胶粉取代率和橡胶粉粒径对矩形钢管橡胶混凝土力学性能的影响,进行了8个矩形钢管橡胶混凝土轴心受压短柱的试验研究,比较了设计规程（如美国ACI（2005）和AISC（2005）、日本AIJ（2008）、英国BS5400（2005）、欧洲EC4（2004）及中国CECS（2004））对矩形钢管橡胶混凝土强度承载力的适用性.结果表明：橡胶粉取代率和橡胶粉粒径均对矩形钢管橡胶混凝土力学性能影响显著,上述各设计规程计算获得的强度承载力与试验结果相比均偏于安全,可为实际工程提供参考.     

圆钢加固钢管混凝土偏压构件弯曲性能提升机制

为探索拱腹焊接圆钢对钢管混凝土偏压构件弯曲性能的提升机制,在ABAQUS软件中建立了圆钢加固钢管混凝土梁数值模型,并采用试验数据验证了模型的合理性。通过分析圆钢加固钢管混凝土偏压构件的弯矩-挠度曲线、弯矩-纵向应变曲线、环向应变曲线、约束指数和中性轴偏移规律,揭示了焊接圆钢对钢管混凝土偏压构件弯曲性能的提升机制。进一步,分析了圆钢直径以及构件长细比对圆钢加固钢管混凝土偏压构件弯曲性能的影响规律。结果表明：焊接圆钢可以降低截面中性轴的位置,增大受压侧钢管环向应变,从而提高了受压区混凝土面积,增强了受压侧钢管对混凝土的约束作用,进一步提升钢管混凝土偏压构件的抗弯承载力和弯曲刚度,并且圆钢直径越大提升幅度越高;圆钢加固钢管混凝土偏压构件的极限弯矩随着轴压比的增加而减小,减小的幅度随着圆钢直径和构件长细比的增加而增大,焊接圆钢提升大长细比偏压构件弯曲性能的效果更好,且对大长细比构件弯曲性能的提升效果随着轴压比的增加而增大。     

钢骨 钢管高强混凝土长柱承载力可靠度分析

基于《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068—2001）,利用一次二阶矩法（JC法）对钢骨-钢管高强混凝土轴压长柱的极限承载力进行了可靠度分析,研究了可变荷载组合类型、荷载效应比、混凝土强度等级、钢管壁厚、钢骨截面面积、钢材屈服强度及长细比对组合柱承载力可靠指标的影响。分析结果表明,在工程常用长细比范围内,各公式的可靠指标均能满足规范对延性构件可靠度指标的要求;在所研究参数范围内,长柱的可靠度指标随荷载组合和荷载效应比的变化而变化,随混凝土强度等级的提高而增大,随钢管壁厚的增加而有所降低,钢骨截面面积对长柱的可靠指标无明显影响,同时,钢材屈服强度和长细比对各公式可靠指标的影响各不相同。     

波形钢板钢管混凝土柱的极限承载力

提出了波形钢板钢管混凝土柱的有限元分析方法,采用正交异性板来模拟波形钢板。应用ANSYS通用程序对算例进行了分析,并应用有限元方法分析了偏心率、长细比2个主要参数对波形钢板钢管混凝土柱极限承载力的影响。结果表明：可采用稳定折减系数和偏心率折减系数相乘的计算公式来考虑二者对波形钢板钢管混凝土柱极限承载力的影响,其中偏心率折减系数可采用《钢管混凝土结构设计与施工规程））（CECS28：90）的计算公式;稳定折减系数应将换算长细比乘以考虑柱肢的钢材型号和混凝土强度等级的材料修正系数,然后采用《钢管混凝土结构设计与施工规程》（JCJ01—89）的稳定系数计算方法。     

多层多跨钢板剪力墙水平极限承载力分析

通过相关文献的钢板剪力墙试验数据验证了使用等效拉杆模型并利用SAP2000有限元软件进行Pushover分析计算多层钢板剪力墙水平极限承载力方法的正确性。利用试验验证的有限元分析方法分别研究了4层单跨钢板剪力墙和4层3跨钢框架-钢板剪力墙双重抗侧力体系在倒三角型分布的水平荷载作用下剪力墙板高厚比的变化对结构水平极限承载力的影响,并与相应纯框架的结构性能进行了比较,建议剪力墙板的高厚比取为250~300,这为钢板剪力墙的设计提供了理论依据。     

冷弯薄壁型钢四肢拼合立柱轴压承载力设计方法

建立了考虑材料、几何和接触非线性的有限元模型,在对冷弯薄壁型钢四肢拼合截面立枉的轴压性能试验试件进行模拟分析,验证有限元方法正确性的基础上,对考虑长细比、截面翼缘宽厚比等因素的一系列试件进行了数值分析,并得到其轴压承载力。在相关规范“有效宽度法”和“直接强度法”的基础上,提出了冷弯薄壁型钢四肢拼合截面立柱轴压承载力的设计方法：有效计算长度法和修正系数法。研究结果表明：试件最终破坏均呈现局部屈曲和畸变屈曲的破坏模式;在未考虑计算长度系数折减的情况下,当长细比小于50时,各规范公式计算值均略低于试验值和有限元值,吻合较好,当长细比大于50时,公式计算结果过于保守。     

带肋中空夹层方钢管混凝土柱轴压性能的试验研究

由于普通钢管混凝土柱容易出现局部屈曲等问题,近年来,出现了在钢管混凝土内设置加劲肋的新型组合柱的应用与研究,期望通过结构形式的变化改善钢管混凝土的力学性能。作者研究了不同加劲肋类型对钢管混凝土柱的力学性能的影响。本试验设计了单肋、三角形肋、方形肋3种加劲肋形式和不同长细比的中空夹层方钢管混凝土,对其进行了轴心抗压试验。采用数字图像相关法对试件进行了全场应变监测和分析,同时,研究和分析了加劲肋形式对其极限承载力、延性、局部屈曲、荷载位移的影响。试验结果表明,不同长细比试件产生局部屈曲的位置最容易发生在其长度的1/8处至端面范围内或者距离端面1/8处至3/8处范围内。相较于无肋中空钢管混凝土,带肋试件的延性明显提高,其中,采用三角形肋的试件的延性平均提高了76%,但其承载力有不同程度的下降。对试件的极限承载力进行了预测,计算结果与试验结果吻合较好。     

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.     

CFST柱和RC柱偏压性能比较

为了研究钢管混凝土柱在偏压荷载下的力学性能,对已有的偏压荷载钢管混凝土柱进行了有限元模拟,并与试验结果进行了比较.在此基础上,分别模拟了同等条件下钢管混凝土柱和钢筋混凝土柱的受力性能,对比分析了它们的破坏形态、承载力、挠度变形等力学性能.研究结果表明:相同条件下,钢管混凝土柱比钢筋混凝土柱更具有延性,钢管混凝土柱轴力比钢筋混凝土柱高约25%,弯矩高约40%;最大荷载时,钢管混凝土柱跨中截面的挠度为钢筋混凝土柱的1.67倍,极限荷载时为2.30倍;钢管混凝土柱和钢筋混凝土柱承载力随着偏心率的增大而减小,与构件性质无关.长细比对构件破坏性质有明显影响.     

不锈钢箱形轴压构件整体稳定承载力计算方法

为研究不锈钢箱形轴心受压构件的整体稳定承载力,采用ANSYS软件对不锈钢轴压构件进行了非线性有限元模拟,将模拟结果与试验结果进行对比,验证了所建立有限元模型的准确性.采用经试验验证的有限元模型对具有不同几何初始缺陷、截面残余应力、材料力学性能、截面宽厚比以及长细比的不锈钢工字形构件整体稳定承载力进行参数分析,通过对比确定材料力学性能、构件长细比为影响承载力的主要因素.在参数分析的基础上,依据稳定承载力的数据拟合结果提出了整体稳定系数的三段式计算方法,并将该计算方法与试验数据进行对比,表明此计算方法可较准确地计算不锈钢箱形轴心受压构件整体稳定承载力.