锈蚀H型钢梁受弯性能试验研究

为研究锈蚀对H型钢梁受弯承载性能的影响,从大气环境锈蚀3年的H型钢构件上分别截取了标准拉伸试件和钢梁试件,开展了锈蚀钢材单调拉伸和锈蚀钢梁受弯性能试验,研究了锈蚀钢材屈服强度、极限强度、延伸率与截面面积损失率之间的关系,揭示了锈蚀钢梁屈服荷载、极限荷载随强轴惯性矩损失率的变化规律,提出了锈蚀H钢梁抗弯承载力计算方法。研究结果表明,随着锈蚀程度不断增大,锈蚀钢材屈服强度、极限强度、钢梁屈服荷载和极限荷载逐渐下降。     

轴心受压焊接H形钢短柱高温下局部稳定性能试验研究

为了研究Q235和Q460轴心受压焊接H形钢短柱高温下的局部稳定性能,采用恒温加载方式分别对6个Q235和6个Q460轴心受压焊接H形钢短柱试件进行常温和高温下的局部稳定性能试验,得到了常温和450、650℃下试件的翼缘和腹板局部稳定破坏形态,根据极限应变法和曲线拐点法确定试件在常温和高温下的临界荷载。采用我国现行《钢结构设计规范》和已有文献中关于局部稳定的计算方法计算试件的局部稳定临界应力,并和试验结果进行对比。研究表明：试件在高温下和常温下的破坏形态基本相同;与常温下局部屈曲承载力相比,高温下Q460高强钢试件的局部屈曲承载力较Q235普通钢试件下降幅度大;采用规范公式计算高温下焊接H形钢短柱翼缘和腹板的局部稳定临界应力与试验结果差别较大。     

热轧H型钢组合柱轴压承载性能研究

热轧H型钢组合柱是由热轧H型钢与钢板焊接拼合而成,并在内部灌注混凝土形成钢-混凝土组合截面构件。为研究热轧H型钢组合柱的轴压承载性能,完成了3个热扎H型钢组合短柱轴压试验,得到了试件在轴压荷载下的破坏形态、荷载-位移关系曲线和荷载-应变关系曲线等。建立了经试验验证的精细化有限元模型,并以钢材强度、混凝土强度和长细比为关键参数进行分析。研究结果表明:热轧H型钢组合柱的延性很好,但是试件端部H型钢外伸翼缘由于约束较弱,所以轴压荷载作用下先行屈曲;试件截面中部腹板拼接焊缝处钢板的宽厚比较大,易出现局部稳定问题;采用的有限元模型可准确模拟试件在轴压荷载下的破坏形态、荷载-位移关系等。在混凝土强度等级C20~C90、钢材强度等级Q235~Q420范围内,基于试验和有限元分析结果,提出钢-混凝土组合构件的轴压短柱承载力和中长柱的稳定承载力计算公式,公式计算结果与试验值及有限元分析值吻合较好。     

方钢管高强混凝土短柱轴压试验研究

本文对3根冷弯型方钢管高强混凝土短柱进行了轴心受压试验,并分析了冷弯型方钢管高强混凝土轴心受压短柱的受力性能及变形特点。提出了典型荷载-应变全过程曲线,并分析了各阶段的受力性能。得到如下结论:冷弯型方钢管高强混凝土短柱充分利用了高强混凝土抗压与钢材抗拉的材性特点,其极限承载力较普通方钢管混凝土更高;短柱试件承载力的下降取决于方钢管的局部屈曲与核心混凝土失去三向受力状态并被压碎的程度;冷弯型方钢管高强混凝土的极限承载力本质上主要由冷弯型方钢管局部屈曲控制;冷弯型方钢管高强混凝土轴压短柱后期延性较差,但含钢率越大,其后期残余承载力越大。     

热轧H型钢-混凝土组合短柱偏压承载性能研究

为研究H型钢-混凝土组合短柱的偏压承载性能,完成了2个不同截面形式的H型钢-混凝土组合短柱偏压试验,得到了试件在偏压荷载作用下的破坏形态、荷载-位移曲线等。结果表明,荷载作用偏心距相同时,不同钢材强度试件的偏压承载力折减系数基本相同,而随着混凝土强度的提高,构件的偏压承载力折减系数逐渐减小。基于有限元模型参数分析结果,提出H型钢-混凝土组合短柱的N-M相关曲线的数学表达式,并给出偏压承载力折减系数的简化计算式,可用于计算H型钢-混凝土组合短柱的偏压承载力。     

CFRP加固锈蚀钢筋混凝土短柱的抗震性能

为评估CFRP加固锈蚀钢筋混凝土短柱抗震性能的效果,选取1根未锈蚀钢筋混凝土短柱、2根锈蚀钢筋混凝土短柱和4根CFRP加固锈蚀钢筋混凝土短柱进行抗震性能试验研究,考察了CFRP加固量、细骨料类型对抗震加固效果的影响情况,建议了CFRP加固锈蚀钢筋混凝土短柱受剪承载力的实用计算公式。结果表明:钢筋锈蚀会降低短柱的抗震性能,锈蚀钢筋试件的受剪承载力、极限变形能力和累积滞回耗能较未锈蚀钢筋试件分别降低了7.8%、35.5%和42.2%;外包CFRP加固能将锈蚀钢筋试件的受剪承载力提高至未锈蚀钢筋试件的107.1%～109.1%,并显著改善短柱的延性和耗能能力;外包CFRP的层数由1层增至2层时,加固试件的受剪承载力提高较少,且试件达到峰值荷载时,CFRP的最大应变减少;在钢筋锈蚀前后和CFRP加固前后,混凝土短柱无量纲近极限滞回环的滞回规则大体相同。     

粘贴钢板加固偏压H型钢长柱承载力试验研究

为了研究粘贴钢板加固对H型钢长柱承载力的影响,以粘贴钢板厚度和施加荷载偏心距为变量,制作了3根未粘贴钢板加固H型钢长柱和6根在翼缘纵向通长粘贴钢板加固的H型钢长柱,加固前后钢柱长细比均大于30,并对其进行压弯试验。通过对试验测得的柱中腹板应变、柱中翼缘应变、柱中侧向位移及试验现象进行分析,研究粘贴钢板加固对于H型钢长柱受力稳定性能的影响。结果表明：未经加固的H型钢长柱稳定性较差,在荷载下降段时发生空间弯扭破坏;经过加固的H型钢长柱试件稳定承载力提升显著,胶层在达到极限承载力之前粘接牢固,在荷载下降段时胶层发生剥离,试件发生平面内整体弯曲失稳破坏;并且在其他条件相同情况下,加固试件的偏心距越小,承载力越高,粘贴钢板厚度越大,承载力提升幅度越大。     

反复荷载下锈蚀钢筋混凝土柱力学性能的试验研究

通过对锈蚀钢筋混凝土柱进行反复加载试验,分析反复加载下,不同锈蚀率锈蚀试件的滞回特性、承载力和延性的退化规律。结果表明:随着锈蚀率的增加,试件滞回曲线的丰满程度逐渐减小,屈服荷载、极限荷载以及延性均有不同程度的降低。     

低温状态下混凝土短柱抗震性能试验研究

文中对混凝土短柱抗震性能承载力进行了试验研究,设计了两组试件进行比较,试件一是低温状态下的混凝土试件,试件二是常温状态下的混凝土试件。分析了低温下混凝土短柱的抗震性能,包括开裂荷载和极限承载力。试验表明,混凝土短柱在低温状态下,开裂荷载和极限承载力都有所下降。     

局部约束轧制H型钢柱的抗震性能研究

针对地震作用下钢抗弯框架由于H型钢柱局部屈曲所产生的破坏,提出了一种适用于地震区的钢框架结构形式:局部约束的轧制H型钢柱体系。这种结构形式通过在柱可能产生局部屈曲的部位设置附加约束,以达到延缓屈曲发展,提高柱抗震性能的目的。根据所提出的方法,通过两组共7根大比例模型柱进行了常轴力和水平循环荷载作用下的试验验证。研究结果表明,未约束H型钢模型柱在达到其最大承载力之后,由于柱底部局部屈曲不断发展,承载力下降较快;而所建议的局部约束H型钢柱,其延性及抗震耗能能力都有了较大提高。     

近海大气环境下多龄期钢框架柱抗震性能的试验研究

利用人工气候环境加速锈蚀试验技术对8榀钢框架柱和3种不同厚度的钢材试件进行近海大气环境下的加速腐蚀。对不同锈蚀程度的钢材试件进行拉伸试验,获得钢材力学性能（屈服强度、极限强度、伸长率和弹性模量）随失重率增大的退化规律;并对8榀锈蚀钢框架柱进行低周往复加载试验,考察了锈蚀钢框架柱的破坏过程与特征,从滞回曲线、骨架曲线、强度和刚度退化、耗能能力等角度初步探讨了不同轴压比、锈蚀程度及加载路径对钢框架柱抗震性能的影响。结果表明：随锈蚀程度的增大,钢框架柱极限承载力、耗能能力显著降低,强度和刚度退化明显;随轴压比的增大,钢框架柱承载能力退化、延性变差;加载路径对钢框架柱塑性变形发展和滞回耗能有较大影响。研究成果可为进行基于构件的多龄期钢框架地震易损性研究提供试验支持。     

H型钢连接L形方钢管混凝土组合异形柱偏压性能研究

为提升方钢管混凝土组合异形柱加工制作的便捷性与精度、减小焊接对板件变形的影响，提出了新型H型钢连接L形方钢管混凝土组合异形柱(LCFST-H),并研究其偏压荷载下的力学性能。设计了两个试件进行偏压加载试验，建立计算模型开展有限元分析。在验证有限元模型准确性的基础上，分析了H型钢连接板尺寸、方钢管截面尺寸、柱高度等参数对组合异形柱偏压受力性能的影响。结果表明：构件破坏形式为整体弯曲失稳与局部屈曲破坏，达到极限承载力后，单肢柱之间仍能通过H型钢连接板很好地协同工作，具备一定承载能力，体现出较高的延性性能。方钢管截面尺寸和柱高度对其偏压性能影响较大。结合相关规范，给出了H型钢连接L形方钢管混凝土组合异形柱单向偏压承载力计算公式，公式计算结果与有限元结果吻合较好。     

H形钢部分包裹混凝土组合中长柱轴心受压承载力试验研究

为了研究H形钢部分包裹混凝土(PEC)组合中长柱的极限承载力,用Q235B和Q345两种钢材制作12个PEC中长柱,对其进行轴心受压承载力试验,试验主要考虑含钢率、混凝土强度等因素。研究分析了焊接H形钢部分包裹混凝土组合中长柱的轴心受压极限承载力、荷载-位移曲线,对试件的承载力和稳定系数进行了理论和试验结果的对比。结果表明:焊接H形钢部分包裹混凝土组合中长柱的破坏模式有混凝土被压碎、柱整体弯曲、柱翼缘局部屈曲;在试验长度范围内,PEC柱承载力的影响因素主要有含钢率和混凝土强度等级,含钢率越大承载力越高,高强度混凝土可以大幅提高PEC柱的承载力;按照叠加原理公式计算的PEC柱承载力基本都低于试验极限承载力,试验得到的整体稳定系数都高于按《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)得到的稳定系数,偏于安全;高强度钢和低强度等级混凝土不能很好地发挥协同作用,低强度等级混凝土只起到填充作用,强度发挥很小。     

冻融循环-酸雨锈蚀交替作用后圆钢管混凝土轴压短柱力学性能分析

基于材料强度折减及钢管壁厚折减的方法,对冻融循环-酸雨锈蚀交替作用后圆钢管混凝土轴压力学性能采用有限元法进行了研究。基于合理的有限元分析模型,对冻融循环-酸雨锈蚀交替作用后圆钢管混凝土柱的破坏模态、轴向荷载-位移关系、钢管与混凝土相互作用进行了分析,研究了含钢率、截面尺寸、钢管屈服强度、混凝土轴心抗压强度以及冻融循环-酸雨交替次数对试件轴压极限承载力的影响。结果表明:有限元模拟结果与试验结果吻合良好,验证了模型的有效性; 冻融循环-酸雨锈蚀交替作用后轴压圆钢管混凝土短柱的破坏模态与普通试件相似,轴向荷载-位移曲线变化趋势一致,试件均为塑性破坏; 圆钢管混凝土轴压短柱随冻融循环-酸雨锈蚀交替次数的增加,材料性能劣化严重,外钢管对核心混凝土约束作用减弱,试件极限承载力明显下降。     

锈蚀方钢管混凝土短柱轴压承载力研究

采用ABAQUS有限元软件,建立模拟酸雨溶液腐蚀后方钢管混凝土轴压短柱有限元模型。为模拟钢管锈蚀损伤,在钢材和混凝土的本构关系模型中考虑了锈蚀对钢材的弹性模量和屈服强度的影响。有限元计算结果与试验结果吻合较好,验证了有限元模型的有效性。运用该有限元模型,通过典型算例对锈蚀方钢管混凝土短柱进行轴压全过程分析,比较不同锈蚀率下方钢管混凝土柱荷载-轴向位移关系、外钢管承担的荷载-轴向位移关系、核心混凝土承担的荷载-轴向位移关系的变化规律。并对锈蚀方钢管混凝土轴压短柱进行参数分析,讨论了含钢率、钢材屈服强度、混凝土强度和锈蚀率等参数对方钢管混凝土柱极限承载力的影响,最后给出酸雨腐蚀后方钢管混凝土柱极限承载力建议计算式。     

局部锈蚀影响下钢箱梁抗剪性能试验研究

为研究局部锈蚀的钢箱梁腹板的抗剪性能,对6个腹板不同锈蚀程度的钢箱梁进行试验,对比锈蚀深度、锈蚀体积损伤程度等参数在局部锈蚀影响下钢箱梁抗剪极限承载力的变化趋势以及钢箱梁腹板破坏形态的影响。结果表明:6个钢箱梁试件的腹板均呈现出典型的剪切破坏模式,腹板均出现了对角张力场;锈蚀深度是影响试件腹板正中主应变的关键因素;锈蚀体积损伤程度是影响钢箱梁腹板屈曲形状、抗剪屈服承载力以及抗剪极限承载力的关键因素。     

钢管加固钢筋混凝土短柱的偏压性能试验和计算方法研究

为获悉钢管加固钢筋混凝土柱(RCSST)的偏压性能与受力机理,对10根RCSST短柱开展了偏压性能试验,研究了短边偏心率、长边偏心率和芯柱混凝土面积占比等参数对其偏压性能的影响,得到了典型的试验现象、破坏模式、极限承载力、位移延性系数和强度提高系数的变化规律,通过荷载-位移曲线和荷载-应变曲线的发展规律揭示了RCSST短柱在偏心受压作用下的受力机理,提出了RCSST短柱的偏压承载力计算方法。研究结果表明:RCSST短柱偏压试件的主要破坏模式包括后置钢管局部屈曲、钢管焊缝处发生部分撕裂、内部高强灌浆料压溃和纵筋屈曲;其偏压极限承载力随着偏心率和芯柱混凝土面积占比的减小而增大;其延性随着偏心率和芯柱混凝土面积占比的增大有明显改善。     

局部屈曲变形损伤对H型钢柱竖向剩余承载力影响的试验研究

以1.5m高HW100×100×6×8热轧H型钢柱为研究对象,分别对6个因侧向撞击而受损的H型钢柱试件和2个完好的对比试件进行了竖向剩余承载力的试验研究。试验中记录了试件的荷载-位移关系曲线及名义应力-应变关系曲线,得到了试件的残余变形形态和竖向极限承载力。通过定义剩余承载力系数,得出剩余承载力系数与局部屈曲损伤变形量之间的函数关系式。试验结果表明:试件受压时,局部屈曲损伤部位成为明显的薄弱部位,加载过程中该部位的翼缘进一步扭曲,腹板出现严重的侧向鼓曲,试件表现为整体失稳破坏。随着冲击能量的增加,冲击荷载对构件的损伤程度增大,构件的竖向剩余承载力降低,剩余承载力系数与局部屈曲损伤变形量之间成线性关系。     

局部锈蚀对偏心受压圆钢管混凝土构件性能的影响研究

对18个圆钢管混凝土试件进行了锈蚀试验和锈蚀后构件的偏心受压试验。采用通电加速金属锈蚀的方式，得到具有不同锈蚀程度的圆钢管混凝土试件。对锈蚀后构件进行了偏压性能试验，探究了局部锈蚀对圆钢管混凝土柱力学性能的影响。通过ABAQUS有限元程序建立了局部均匀锈蚀、宏观不均匀锈蚀和微观不均匀锈蚀的圆钢管混凝土偏心受压柱的理论分析模型，提出了考虑钢管局部锈蚀的圆钢管混凝土柱有限元建模方法建议。研究结果表明：局部锈蚀的圆钢管混凝土长柱试件在偏压试验中均发生截面压溃破坏。试件的极限承载力会随着锈蚀率、环向锈蚀率、偏心率以及长细比的增大而降低；相较于未锈蚀试件，当试件几何参数和锈蚀区域相同，锈蚀率增大到20.00%时，试件极限承载力降低11.70%。建立局部锈蚀的圆钢管混凝土有限元模型时，建议根据钢管表面锈蚀形貌选择不同锈蚀模型。     

带约束拉杆T形钢管混凝土短柱偏压试验研究

进行了16根带约束拉杆和11根不带约束拉杆T形钢管混凝土短柱试件的偏压试验研究,分析了不同荷载角、偏心率、约束拉杆间距下该类型柱的偏压性能。试验结果表明：约束拉杆的设置减小钢板的屈曲半波长、延迟钢管局部屈曲的发生、提高核心混凝土的约束作用,有助于提高该类型柱的承载力和延性;临近或达到极限荷载时近力侧拉杆及钢板对核心混凝...