帶約束拉桿方形、矩形鋼管混凝土短柱的軸壓承載力

基于纖維模型法非線性分析程序,利用帶約束拉桿矩形鋼管混凝土的本構(gòu)關(guān)系,模擬帶約束拉桿矩形鋼管混凝土短柱承載力-變形全過(guò)程,計(jì)算與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合.研究表明,約束拉桿間距越小,直徑越大,鋼管壁厚越大,鋼材強(qiáng)度越小,偏壓短柱的延性指標(biāo)越大;混凝土強(qiáng)度和截面寬厚比越大,偏壓短柱的延性指標(biāo)越小;雙向偏壓短柱的延性指標(biāo)在0°和90°方向達(dá)最小,在截面角區(qū)方向達(dá)最大;各參數(shù)對(duì)雙向偏壓短柱截面延性系數(shù)-荷載角曲線的影響類似.

采用帶約束拉桿矩形鋼管混凝土的本構(gòu)關(guān)系,建立了基于纖維模型法的模擬帶約束拉桿矩形鋼管混凝土短柱承載力-變形全過(guò)程曲線的非線性分析方法。計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好。對(duì)帶約束拉桿矩形鋼管混凝土偏壓短柱進(jìn)行參數(shù)分析,回歸了帶約束拉桿矩形鋼管混凝土短柱單向和雙向偏壓曲率延性系數(shù)的簡(jiǎn)化計(jì)算公式。公式的計(jì)算精度高,形式簡(jiǎn)單。

基于帶約束拉桿矩形鋼管混凝土的本構(gòu)關(guān)系,利用纖維模型法對(duì)帶約束拉桿矩形鋼管混凝土短柱承載力進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,通過(guò)計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的比較驗(yàn)證纖維模型法的合理性,同時(shí)討論各種因素對(duì)帶約束拉桿矩形鋼管混凝土短柱的單向偏壓和雙向偏壓承載力的影響。帶約束拉桿矩形鋼管混凝土偏壓短柱的參數(shù)分析結(jié)果表明,隨著約束拉桿間距的減少和直徑的增大,偏壓短柱的極限承載力增大;隨著鋼管壁厚的增大,偏壓短柱的軸力/軸壓承載力-抗彎承載力/純彎承載力(n/nu-m/mu)曲線往內(nèi)收攏;隨著混凝土強(qiáng)度和截面高寬比的提高,偏壓短柱的n/nu-m/mu曲線向外凸出;鋼材強(qiáng)度對(duì)n/nu-m/mu曲線的影響不明顯;雙向偏壓矩形短柱的極限承載力在最大主慣性軸方向達(dá)到最大,隨著截面高寬比的增大,最小極限承載力的位置從α=45°(方形截面)變化到α=90°(截面最小主慣性軸方向);各參數(shù)對(duì)單向偏壓和雙向偏壓短柱的n/nu-m/mu曲線的影響相類似。

采用帶約束拉桿矩形鋼管混凝土的本構(gòu)關(guān)系,利用纖維模型法對(duì)帶約束拉桿矩形鋼管混凝土短柱承載力進(jìn)行了數(shù)值分析,計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好。利用經(jīng)試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證的計(jì)算程序?qū)Ъs束拉桿矩形鋼管混凝土短柱軸壓和單、雙向偏壓承載力進(jìn)行了較系統(tǒng)的參數(shù)分析,回歸出帶約束拉桿矩形鋼管混凝土軸壓和單、雙偏壓承載力簡(jiǎn)化計(jì)算公式,公式的計(jì)算精度高,形式簡(jiǎn)單,便于應(yīng)用,可供工程設(shè)計(jì)參考。

提出一種矩形鋼管混凝土短柱軸壓承載力計(jì)算的新方法。與已有的計(jì)算方法不同之處在于,所提出的方法考慮了矩形鋼管截面長(zhǎng)邊、短邊對(duì)核心混凝土約束作用大小不同的特點(diǎn),應(yīng)用基于混凝土真三軸受力試驗(yàn)的破壞準(zhǔn)則確定管內(nèi)核心混凝土的峰值強(qiáng)度;同時(shí),考慮矩形鋼管截面長(zhǎng)邊、短邊的豎向強(qiáng)度的差異,分別計(jì)算矩形鋼管長(zhǎng)、短邊的豎向強(qiáng)度。應(yīng)用新方法對(duì)56根矩形鋼管混凝土柱試件的軸壓承載力進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果比較表明,兩者吻合良好。

在鋼板中部位置設(shè)置具有約束鋼板外凸變形作用的水平拉桿,是改善異形鋼管混凝土柱力學(xué)性能的有效方法。該文介紹了8個(gè)帶約束拉桿l形鋼管混凝土偏壓短柱試件的試驗(yàn),結(jié)果表明約束拉桿的設(shè)置延遲鋼管局部屈曲的發(fā)生,有助于l形鋼管混凝土偏壓短柱承載力的提高;偏心受壓下該柱的截面應(yīng)變符合平截面假定。采用帶約束拉桿l形鋼管的管內(nèi)核心混凝土本構(gòu)關(guān)系,利用纖維模型法對(duì)試件偏壓極限承載力進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好。利用該數(shù)值方法對(duì)帶約束拉桿l形鋼管混凝土偏壓短柱進(jìn)行參數(shù)研究,分析了鋼材屈服強(qiáng)度、截面含鋼率、混凝土強(qiáng)度、拉桿約束系數(shù)及荷載角對(duì)n/nu-m/mu曲線的影響規(guī)律,在此基礎(chǔ)上提出帶約束拉桿l形鋼管混凝土偏壓短柱雙向壓彎承載力的簡(jiǎn)化計(jì)算公式。

采用帶約束拉桿l形鋼管混凝土截面簡(jiǎn)化方法,分別以統(tǒng)一理論、極限平衡理論和統(tǒng)一強(qiáng)度理論為基礎(chǔ),并考慮截面長(zhǎng)寬比的影響,提出了帶約束拉桿l形鋼管混凝土軸壓短柱承載力計(jì)算公式。計(jì)算值與試驗(yàn)值比較表明,以統(tǒng)一理論為基礎(chǔ)的簡(jiǎn)化計(jì)算方法吻合較好。利用統(tǒng)一理論為基礎(chǔ)的簡(jiǎn)化計(jì)算方法,對(duì)影響帶約束拉桿l形鋼管混凝土軸壓柱受力性能的因素:拉桿縱向間距、拉桿橫向間距、鋼管壁厚和鋼管屈服強(qiáng)度,進(jìn)行正交分析,為工程設(shè)計(jì)及應(yīng)用提供參考依據(jù)。

針對(duì)約束拉桿對(duì)矩形鋼管混凝土柱軸壓力學(xué)性能的影響,對(duì)8個(gè)軸壓試件進(jìn)行試驗(yàn),其中1個(gè)不設(shè)約束拉桿,7個(gè)設(shè)置約束拉桿。試驗(yàn)主要參數(shù)為約束拉桿直徑和間距,鋼管寬厚比,截面長(zhǎng)寬比。試驗(yàn)結(jié)果表明:相對(duì)于方形截面試件,矩形截面試件設(shè)置約束拉桿后,在軸向壓力作用下,試件的承載力提高幅度不明顯,但對(duì)應(yīng)于峰值荷載的豎向應(yīng)變值隨約束拉桿的加強(qiáng)相應(yīng)增大,試件的塑性變形能力增大,延性提高。利用國(guó)內(nèi)已有文獻(xiàn)中關(guān)于矩形鋼管混凝土承載力計(jì)算方法及ec4(1996)關(guān)于方形鋼管混凝土計(jì)算方法,對(duì)帶約束拉桿矩形鋼管混凝土軸壓試件承載力進(jìn)行計(jì)算,發(fā)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果比試驗(yàn)值偏低,計(jì)算方法偏于保守。

帶約束拉桿矩形鋼管混凝土柱的偏壓性能——通過(guò)對(duì)7個(gè)帶約束拉桿和2個(gè)不設(shè)約束拉桿矩形鋼管混凝土短柱的單向偏心受壓試驗(yàn)，研究了偏心率、約束拉桿水平間距對(duì)矩形鋼管混凝土短柱偏壓性能的影響．試驗(yàn)結(jié)果表明：約束拉桿的設(shè)置有助于提高矩形鋼管混凝土偏壓短柱的...

通過(guò)對(duì)7個(gè)帶約束拉桿和2個(gè)不設(shè)約束拉桿矩形鋼管混凝土短柱的單向偏心受壓試驗(yàn),研究了偏心率、約束拉桿水平間距對(duì)矩形鋼管混凝土短柱偏壓性能的影響.試驗(yàn)結(jié)果表明:約束拉桿的設(shè)置有助于提高矩形鋼管混凝土偏壓短柱的延性,延遲鋼管的局部屈曲;帶約束拉桿矩形鋼管混凝土柱的偏壓承載力隨偏心率的增大而減小;在偏心率相同的條件下,試件延性隨拉桿水平間距的減小而增大.試件承載力的數(shù)值計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好,而國(guó)內(nèi)現(xiàn)有規(guī)程的計(jì)算結(jié)果總體上低估了帶約束拉桿矩形鋼管混凝土偏壓試件的承載力.

本文介紹了帶約束拉桿矩形鋼管混凝土柱的試驗(yàn),分析、解釋了試驗(yàn)現(xiàn)象,對(duì)試件的破壞過(guò)程、荷載-應(yīng)變關(guān)系、約束拉桿的作用等方面作了較為詳細(xì)的討論。

提出帶約束拉桿預(yù)應(yīng)力矩形鋼管混凝土梁并分析其優(yōu)點(diǎn),設(shè)計(jì)9根帶約束拉桿預(yù)應(yīng)力矩形鋼管混凝土梁和3根預(yù)應(yīng)力矩形鋼管混凝土梁共12根試件,開(kāi)展單調(diào)靜力加載試驗(yàn),得到荷載-撓度曲線。同時(shí),對(duì)上述試件拓展參數(shù)范圍,通過(guò)有限元軟件進(jìn)行模擬,并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,數(shù)據(jù)吻合較好。最后分析鋼板厚度、約束拉桿直徑、約束拉桿軸向間距等參數(shù)對(duì)帶約束拉桿預(yù)應(yīng)力矩形鋼管混凝土梁抗彎能力的影響。結(jié)果表明,約束拉桿對(duì)于使用薄鋼管的預(yù)應(yīng)力矩形鋼管混凝土梁抗彎能力的改善更具優(yōu)勢(shì),約束拉桿的直徑、約束拉桿間距只要滿足構(gòu)造要求的情況下對(duì)帶約束拉桿預(yù)應(yīng)力矩形鋼管混凝土梁的抗彎性能影響不大。

帶約束拉桿矩形鋼管混凝土的本構(gòu)關(guān)系——對(duì)帶約束拉桿矩形鋼管混凝土在軸壓下的受力機(jī)理進(jìn)行分析，在帶約束拉桿方形鋼管混凝土本構(gòu)關(guān)系的基礎(chǔ)上，針對(duì)矩形鋼管截面長(zhǎng)邊、短邊對(duì)混凝土約束作用大小不同及約束拉桿沿長(zhǎng)邊、短邊布置數(shù)量不同等特點(diǎn)，應(yīng)用基于混凝土...

研究了偏心受壓時(shí)矩形鋼管混凝土中受壓區(qū)鋼管對(duì)混凝土的緊箍力計(jì)算方法,根據(jù)莫爾強(qiáng)度準(zhǔn)則導(dǎo)出了受壓區(qū)混凝土強(qiáng)度的計(jì)算公式,并以極限平衡理論為基礎(chǔ),推導(dǎo)了偏心受壓矩形鋼管混凝土短柱承載力的計(jì)算公式;制作了10個(gè)相同含鋼率的矩形鋼管混凝土短柱,按不同的偏心率進(jìn)行加載試驗(yàn),測(cè)出其極限承載力,并將計(jì)算結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較,結(jié)果吻合較好.

采用帶約束拉桿方形鋼管混凝土的本構(gòu)關(guān)系,利用基于纖維模型法的非線性分析程序?qū)Ъs束拉桿方形鋼管混凝土短柱承載力進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好。對(duì)帶約束拉桿方形鋼管混凝土偏壓短柱進(jìn)行參數(shù)分析的結(jié)果表明,隨著約束拉桿間距的減少、直徑的增大,偏壓短柱的極限承載力增大;隨著鋼管壁厚的增大,偏壓短柱的n/nu-m/mu曲線往內(nèi)收攏;隨著混凝土強(qiáng)度和鋼材強(qiáng)度的提高,偏壓短柱的n/nu-m/mu曲線向外凸出;雙向偏壓短柱的極限承載力在最大主慣性軸方向達(dá)到最大,在最小主慣性軸方向達(dá)到最小;各參數(shù)對(duì)單向偏壓和雙向偏壓短柱的n/nu-m/mu曲線的影響相類似。

對(duì)帶約束拉桿矩形鋼管混凝土在軸壓下的受力機(jī)理進(jìn)行分析,在帶約束拉桿方形鋼管混凝土本構(gòu)關(guān)系的基礎(chǔ)上,針對(duì)矩形鋼管截面長(zhǎng)邊、短邊對(duì)混凝土約束作用大小不同及約束拉桿沿長(zhǎng)邊、短邊布置數(shù)量不同等特點(diǎn),應(yīng)用基于混凝土真三軸試驗(yàn)的破壞準(zhǔn)則確定核心混凝土的峰值強(qiáng)度,從而提出適合帶約束拉桿矩形鋼管混凝土柱數(shù)值計(jì)算的本構(gòu)關(guān)系,并根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)本構(gòu)關(guān)系的參數(shù)進(jìn)行確定。應(yīng)用該本構(gòu)關(guān)系對(duì)有關(guān)試件進(jìn)行荷載-應(yīng)變關(guān)系的全過(guò)程計(jì)算,并與試驗(yàn)結(jié)果比較,兩者吻合良好。

介紹了帶約束拉桿矩形鋼管混凝土這種新型結(jié)構(gòu)構(gòu)件的特點(diǎn)以及帶約束拉桿矩形鋼管混凝土提出的背景。綜述了約束拉桿矩形鋼管混凝土研究與應(yīng)用現(xiàn)狀。同時(shí),提出了帶約束拉桿矩形鋼管混凝土需要進(jìn)一步研究的若干關(guān)鍵問(wèn)題。最后,展望了帶約束拉桿矩形鋼管混凝土在結(jié)構(gòu)工程中的廣闊應(yīng)用前景。

對(duì)7個(gè)帶約束拉桿和2個(gè)不設(shè)約束拉桿矩形鋼管混凝土短柱進(jìn)行偏心受壓試驗(yàn)研究,主要研究偏心率、約束拉桿水平間距對(duì)矩形鋼管混凝土短柱偏壓性能的影響。試驗(yàn)研究結(jié)果表明,在偏心壓力作用下,約束拉桿的設(shè)置有助于提高矩形鋼管混凝土短柱的延性,延遲鋼管的局部屈曲。帶約束拉桿矩形鋼管混凝土柱的偏壓承載力隨偏心率的增大而減小。在相同偏心率下,試件延性隨拉桿水平間距減小而增大。

帶約束拉桿方形鋼管混凝土軸壓短柱的承載力計(jì)算(精)

采用帶約束拉桿方形鋼管混凝土的本構(gòu)關(guān)系,建立了基于纖維模型法的模擬帶約束拉桿方形鋼管混凝土短柱承載力-變形全過(guò)程曲線的非線性分析方法,計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好。利用經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證的計(jì)算程序?qū)Ъs束拉桿方形鋼管混凝土短柱的單向和雙向偏壓延性進(jìn)行較系統(tǒng)的參數(shù)分析,回歸了帶約束拉桿方形鋼管混凝土單向和雙向偏壓延性簡(jiǎn)化計(jì)算公式,公式的計(jì)算精度高,形式簡(jiǎn)單。

考慮矩形鋼管長(zhǎng)邊、短邊對(duì)核心混凝土的不同約束作用,將其對(duì)核心混凝土所產(chǎn)生的側(cè)向壓力等效為圓形鋼管對(duì)核心混凝土產(chǎn)生的均勻側(cè)向壓力,并采用雙剪統(tǒng)一強(qiáng)度理論對(duì)鋼管內(nèi)核心混凝土的受力進(jìn)行分析;提出了矩形鋼管混凝土短柱簡(jiǎn)單、實(shí)用的軸壓承載力計(jì)算公式,并對(duì)影響因素進(jìn)行了分析;將該公式計(jì)算值與相應(yīng)文獻(xiàn)試驗(yàn)值、其他公式計(jì)算值進(jìn)行了比較,吻合較好。結(jié)果表明:所推公式具有很好的適用性,為矩形鋼管混凝土柱的研究提供了一定的理論依據(jù)。

在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,分析了帶約束拉桿l形鋼管混凝土短柱的受力機(jī)理,將帶約束拉桿l形鋼管混凝土短柱劃分成一個(gè)方形和兩個(gè)帶約束拉桿的矩形鋼管混凝土短柱,提出了軸壓下帶約束拉桿l形鋼管混凝土短柱的承載力計(jì)算公式,并結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定了計(jì)算公式中的參數(shù)。用建議計(jì)算公式對(duì)有關(guān)試件進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好。