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。     

脱空缺陷对钢管混凝土纯扭构件力学性能的影响分析

在合理考虑材料本构关系模型、钢管与混凝土之间的接触模型等的基础上,建立了带脱空缺陷的钢管混凝土纯扭构件的有限元分析模型,并对模型的可靠性进行了验证。采用有限元分析模型,对带缺陷构件受荷全过程中的工作机理进行细致剖析,探究了环向脱空和球冠形脱空对钢管混凝土纯扭构件的荷载-变形曲线及接触应力、承载力等力学性能指标的影响,分析了各重要参数对带缺陷构件力学性能的影响,在此基础上了提出了相关工程建议,以及考虑缺陷影响的承载力折减算式。     

脱空缺陷对钢管混凝土拉弯构件性能的影响分析

在合理选用材料本构、单元类型、网格划分和边界条件的基础上,采用有限元分析软件建立了考虑脱空缺陷的钢管混凝土拉弯构件有限元分析模型。在验证模型可靠性的基础上,通过对比分析有无脱空缺陷的钢管混凝土拉弯构件的荷载-变形关系曲线、钢管与混凝土拉力分配、界面接触应力等力学性能指标,明晰了脱空缺陷对钢管混凝土拉弯构件受力性能的影响机理。研究结果表明:球冠形脱空缺陷削弱了钢管对混凝土的约束作用,在构件受拉弯荷载时,混凝土受压区开裂严重因而对构件的抗拉承载力贡献较无脱空构件低;外钢管拉力分配比重较高,所受应力较大,且钢管脱空侧由于缺少混凝土支撑作用从而出现局部屈曲,降低了构件抗拉承载力;构件的抗拉承载力系数随脱空率的增大而减小,但减小幅度趋于平缓;相同脱空率下承载力系数随偏心率增大而降低。     

有脱空缺陷的钢管混凝土短柱承载力分析

钢管混凝土柱在有脱空缺陷时,会对其承载力产生影响。首先基于ANSYS有限元软件对完好短柱的轴压承载力试验进行模拟,然后取80个带有脱空缺陷的钢管混凝土进行有限元模拟计算,最终将缺陷和其承载力关系量化。     

钢管混凝土构件的承载力分析

分析了钢管混凝土材料的特点与材料力学参数,并采用有限元的块体单元与板壳单元来模拟钢管混凝土柱,对其受力性能和承载能力进行了分析计算,计算结果与轴压试验结果的对比分析表明,有限元计算结果与试验结果吻合较好。     

脱空缺陷对长期荷载作用下圆钢管混凝土构件静力性能的影响研究

在钢管混凝土工程的现场检测中已有发现钢管和混凝土之间存在着脱空缺陷,目前关于脱空对于钢管混凝土结构在长期荷载作用下的力学性能的影响尚不明确,因此完成了带脱空缺陷的钢管混凝土构件在长期荷载作用下的变形测试和承载力试验。结果表明,脱空对构件的徐变性能以及长期荷载作用后的极限承载力均有影响,其影响程度和脱空率有关。研究结果可为钢管混凝土拱桥的检测和鉴定提供参考。     

钢管混凝土叠合构件受弯性能分析

通过10根钢管混凝土叠合构件的受弯试验,研究了其抗弯性能;分别用极限平衡法和条带法计算了试件的受弯承载力,用条带法计算了试件截面的弯矩-曲率全曲线,计算结果与试验结果符合;根据试验结果,钢管混凝土叠合构件截面的弯矩-曲率关系曲线可简化为三折线,并给出了用弯曲刚度表示的三折线的方程。     

钢管混凝土构件极限承载力分析

将钢管混凝土构件看成是钢管和混凝土两种元件组成的构件，通过二者的相互作用关系讨论，导出了在αfy〈54MPa的情况下，能适用于普通混凝土与高强混凝土的钢管混凝土构件的极限承载力计算公式。通过试验分析，其计算值与实测值吻合较好，从而避免了将核心混凝土分成普通和高强混凝土计算的麻烦，为钢管混凝土构件的设计提供了方便。     

带球冠形脱空缺陷的钢管混凝土构件拉弯试验和承载力计算方法研究

为研究球冠性脱空缺陷对钢管混凝土拉弯性能的影响机理,完成了24根钢管混凝土试件在拉弯作用下的试验研究,包括16根带球冠形脱空缺陷试件和8根元脱空对比试件,考察了脱空率和偏心率对带球冠形脱空缺陷试件的承载力、拉力-位移关系曲线、弯矩-曲率关系曲线、应变发展的影响规律.试验结果表明:随着脱空率的增大,带脱空缺陷试件的承载力有所降低;随着偏心率的增大,脱空缺陷对钢管混凝土承载力的不利影响趋于显著.建立了带脱空缺陷的钢管混凝土拉弯构件的有限元分析模型,其计算结果和试验结果吻合良好.采用有限元模型对带脱空缺陷构件的工作全过程进行了分析,揭示了脱空缺陷对钢管与混凝土之间相互作用的影响机理,并对脱空率、混凝土强度、钢材强度和含钢率等重要影响因素开展了参数分析,分析结果表明:随着脱空率的增大、钢管混凝土拉弯承载力总体呈线性下降的趋势,降低混凝土强度、提高钢材强度和含钢率对承载力下降幅度的影响并不显著.最后,基于参数分析结果提出了考虑球冠形脱空缺陷影响的钢管混凝土拉弯承载力简化计算公式.     

核心混凝土缺陷率与缺陷位置对钢管混凝土承载力的影响

为了得到核心混凝土缺陷率与缺陷位置对钢管混凝土构件承载力的影响规律,进行了27根不同缺陷率与缺陷位置的钢管混凝土构件承载力试验.试验分析结果得出:缺陷率相同的条件下,中心位置缺陷时,钢管混凝土构件承载力损失较小,管壁侧位置缺陷时,钢管混凝土构件承载力损失较大;缺陷率为5％时,中心位置缺陷试件较无缺陷试件承载力损失14％...     

高强钢管混凝土构件承载力计算方法初探

对高强钢管混凝土构件研究成果进行总结,并利用数值计算方法对高强钢管混凝土压弯构件荷载-变形关系曲线进行计算,计算结果与试验结果吻合较好。最后对设计规程DL/T5085-1999、GJB4142-2000(2001)、AIJ(1997)、EC4(1994)、AISC-LRFD(1999)和DBJ13-51-2003(2003)在进行高强钢管混凝土构件承载力计算时的适用性进行比较。     

钢管混凝土构件设计计算及可靠度分析

基于《建筑结构设计统一标准》(GBJ6 8- 84) ,应用结构可靠度分析的一次二阶矩法 ,分别对《钢 -混凝土组合结构设计规程》(DL - 5 0 85 /T - 1 999)和《战时军港抢修早强型钢 -混凝土组合结构设计规程》(GBJ- 2 0 0 0 )中有关圆钢管混凝土和方钢管混凝土轴压、纯弯及压弯构件的承载力设计公式进行了可靠度分析 ,分析结果表明 ,规程中设计公式基本满足统一标准对塑性材料可靠度指标的要求。     

矩形钢管高性能混凝土偏压构件承载力试验研究

随着高性能混凝土在实际工程中的不断推广应用,钢管高性能混凝土的力学性能也已引起工程界的广泛关注。以长细比和偏心率为变化参数,共进行了6个矩形钢管高性能混凝土偏心受压构件的试验研究。结果表明,钢管高性能混凝土试件在加载过程中表现出一定的脆性。利用纤维模型法计算了试验构件的极限承载力。最后,利用已有规程中规定的构件承载力计算公式验算了试验结果,二者基本吻合。     

低周反复荷载作用下L形钢管混凝土柱有限元分析

基于有限元ABAQUS软件建立L形钢管混凝土柱的三维有限元仿真模型,在验证模型有效性的基础上,研究L形钢管混凝土柱在低周反复荷载作用下的抗震性能,得到其破坏模式及荷载-位移滞回曲线,并对L形钢管混凝土柱的应力分布规律进行探讨。     

基于Matlab的Monte-Carlo法对钢管混凝土构件的可靠度分析

用Monte Carlo法对圆钢管混凝土轴压短柱的可靠度进行了分析 ,用Matlab的数值计算功能解决了Monte Carlo法直接抽样的困难 ,研究了不同荷载效应比 ,不同材料强度 ,以及含钢率变化对轴压短柱可靠度的影响 ,得到令人满意的结果。     

考虑混凝土浇筑过程的钢管混凝土水平构件受压性能非线性有限元分析

考虑了钢管混凝土构件中钢管的套箍作用,通过合理选择钢管和混凝土材料的本构关系,利用非线性有限元分析来模拟试验结果。最后着重对比了不同施工加载过程对钢管混凝土水平构件轴压性能的影响。     

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。     

自应力钢管轻骨料混凝土轴压中长柱的承载力计算

为了研究自应力钢管轻骨料混凝土中长柱在轴心力作用下的力学性能及承载能力，对十几根不同长细比的柱子在轴压状态下进行了测试分析，并提出了自应力钢管轻骨料混凝土轴压中长柱的承载力计算公式。     

圆钢管混凝土曲杆抗弯性能研究

基于ABAQUS软件建立圆钢管混凝土曲杆纯弯有限元计算模型,分析不同弯曲度下圆钢管混凝土曲杆受力过程中的荷载-挠度曲线,比较圆钢管混凝土曲杆与空钢管曲杆和钢管混凝土直杆抗弯性能的差别,并对圆钢管混凝土曲杆的工作机理进行分析。最后基于弹性理论,推导了圆钢管混凝土曲杆的抗弯刚度解析解。研究结果表明:有限元分析结果与相关试验结果及解析解均吻合良好,由于钢管和混凝土的相互作用,钢管混凝土曲杆具有良好的延性和稳定性,曲线形轴线产生的轴力使得曲杆比直杆具有更高的抗弯承载力,随着弯曲度的增大,圆钢管混凝土曲杆的抗弯承载力和刚度均有所提高。     

方钢管再生混凝土柱侧向承载力的数值模拟及影响因素敏感度分析

在方钢管再生混凝土柱低周往复荷载作用下的试验基础上,采用ABAQUS对柱在侧向水平力作用下的承载力进行模拟,运用敏感度分析原理对影响方钢管混凝土柱承载力的诸因素进行分析。研究表明:钢管再生混凝土柱侧向承载力随钢材屈服强度、含钢率和再生混凝土抗压强度的增大而提高,其中,随含钢率提高,柱侧向承载力增长较多;提高再生混凝土抗压强度对柱侧向承载力的增加很小,可以忽略;柱的侧向承载力随长细比的增大而明显减小;随轴压比的增大先微幅增大后快速减小。柱的侧向承载力对长细比敏感度最大,含钢率次之,钢材屈服强度、轴压比和再生混凝土抗压强度的敏感度依次递减。由此可见,构件长细比和含钢率是影响方钢管再生混凝土柱侧向承载力的两个主要因素。