方鋼管-鋼骨混凝土雙向偏壓試件試驗(yàn)與理論

通過6根鋼骨-方鋼管混凝土組合短柱的偏心受壓試驗(yàn),研究該組合柱的受力性能.試驗(yàn)結(jié)果表明:鋼骨-方鋼管混凝土偏心受壓組合短柱試件的破壞是由于方鋼管局部出現(xiàn)凸曲而導(dǎo)致承載力的下降而引起的;混凝土的強(qiáng)度、方鋼管的寬厚比和鋼骨的用量都對(duì)組合柱的受力性能有著顯著影響;通過截面應(yīng)變分析,可以近似地認(rèn)為偏心受壓組合柱符合平截面假定.

進(jìn)行了9根方鋼管鋼骨混凝土雙向偏壓柱試驗(yàn),研究其破壞形態(tài),分析荷載與縱向應(yīng)變關(guān)系及長細(xì)比、加載方向等參數(shù)變化對(duì)雙偏壓柱受力性能的影響。結(jié)果表明:當(dāng)荷載達(dá)到極限荷載的50%～70%,鋼管的受壓區(qū)開始屈服;當(dāng)荷載達(dá)到極限荷載的80%～90%,鋼骨的受壓區(qū)開始屈服。在試驗(yàn)參數(shù)范圍內(nèi),加載角度的變化對(duì)偏壓柱的受力性能影響不大。通過有限元法建立計(jì)算模型,模型計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合很好。在此基礎(chǔ)上,通過變化計(jì)算參數(shù),分析了不同長細(xì)比、偏心距條件下,加載角度對(duì)偏壓柱受力性能的影響。結(jié)果表明,隨著長細(xì)比及偏心距的增大,加載角度的變化對(duì)雙偏壓柱受力性能的影響也越來越大。

高溫后方鋼管混凝土雙向偏壓構(gòu)件試驗(yàn)——為了更好地對(duì)高溫作用后鋼管混凝土的殘余力學(xué)性能進(jìn)行評(píng)估(特別是雙向偏心構(gòu)件的力學(xué)性能)，為制訂火災(zāi)作用后鋼管混凝土的殘余力學(xué)性能鑒定標(biāo)準(zhǔn)積累素材．筆者對(duì)恒高溫作用后方鋼管混凝土雙向偏壓構(gòu)件的力學(xué)性能進(jìn)行了1...

為了進(jìn)一步研究方鋼管-鋼骨混凝土偏心受壓柱的力學(xué)性能,采用疊加法推導(dǎo)了其在鋼管、鋼骨受拉、受壓區(qū)屈服條件下的承載力計(jì)算公式;分析了長細(xì)比、偏心率、套箍率、配骨率等參數(shù)對(duì)偏壓構(gòu)件承載力的影響;通過算例對(duì)偏壓柱正截面承載力的計(jì)算過程進(jìn)行了演示。結(jié)果表明:偏心率的增大使承載力迅速降低;隨著長細(xì)比的增加,構(gòu)件的承載力呈直線下降;套箍率、配骨率的增加可以顯著提高構(gòu)件的承載力;得出的偏壓承載力的計(jì)算公式可用于承載力復(fù)核,為方鋼管-鋼骨混凝土偏壓柱設(shè)計(jì)提供參考。

運(yùn)用統(tǒng)一強(qiáng)度理論,考慮中間主應(yīng)力及鋼管對(duì)混凝土的約束作用,在研究軸心受壓承載能力的基礎(chǔ)上,引入偏心率和長細(xì)比對(duì)柱承載力的影響,同時(shí)用厚邊比影響的等效約束折減系數(shù)和混凝土強(qiáng)度折減系數(shù)對(duì)承載力進(jìn)行折減,在厚壁圓筒統(tǒng)一強(qiáng)度理論解的基礎(chǔ)上得出了方鋼管-鋼骨混凝土柱偏壓極限承載力的計(jì)算公式。與有關(guān)文獻(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較,吻合較好,驗(yàn)證了公式的正確性及可行性。結(jié)果表明:該公式有較強(qiáng)的適用性,為方鋼管-鋼骨混凝土柱偏壓承載力分析提供了一定的理論依據(jù),對(duì)理論研究和工程設(shè)計(jì)有一定的參考。

針對(duì)混凝土中的鋼骨銹蝕后,鋼骨的周圍產(chǎn)生銹脹力,隨著銹蝕程度的增加,鋼骨銹脹力將導(dǎo)致混凝土保護(hù)層開裂,影響鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的問題,應(yīng)用彈性力學(xué)的方法建立了混凝土銹脹開裂時(shí)方鋼管銹蝕量的計(jì)算模型,得到了鋼骨銹蝕量的計(jì)算公式,并對(duì)影響鋼骨銹蝕量的因素進(jìn)行了分析.分析結(jié)果表明,鋼骨銹蝕量隨著混凝土保護(hù)層厚度、鋼管內(nèi)徑的增加和混凝土強(qiáng)度等級(jí)的提高而加大,隨著鋼管外徑和鐵銹膨脹率的增加而減小.

通過14根組合柱試件在高軸向壓力和低周反復(fù)水平荷載作用下的試驗(yàn),研究了鋼骨-方鋼管高強(qiáng)混凝土柱的抗震性能。試驗(yàn)結(jié)果表明,該組合柱滯回曲線飽滿,具有良好的耗能能力;軸壓比、混凝土強(qiáng)度、寬厚比、含骨率等參數(shù)對(duì)組合柱的極限承載力和剛度具有顯著影響,但是延性和耗能主要受軸壓比和含骨率影響,其中軸壓比是最主要的因素;鋼骨的加入使方鋼管高強(qiáng)混凝土柱的位移延性系數(shù)有了顯著提高,但是當(dāng)內(nèi)填混凝土強(qiáng)度很高時(shí),為了滿足抗震設(shè)計(jì)的要求,保證組合柱具有良好的延性,仍有必要對(duì)其軸壓比的限值作出規(guī)定。研究成果可為鋼骨-方鋼管高強(qiáng)混凝土柱在高烈度地震區(qū)的應(yīng)用提供參考。

目的研究十字形鋼骨混凝土異形柱的破壞機(jī)理、受力性能及變形能力.方法通過對(duì)6個(gè)十字形鋼骨混凝土異形柱進(jìn)行雙向偏心受壓承載力的試驗(yàn)研究,觀察了不同含鋼率、不同偏心距異形柱的受力過程和破壞形態(tài);分析了鋼骨混凝土異形柱在雙向偏心荷載作用下破壞特點(diǎn),荷載-位移曲線及骨架曲線、承載力、位移延性等力學(xué)性能.結(jié)果明確了鋼骨混凝土異形柱在雙向偏心荷載作用下的破壞特征,鋼骨混凝土異形柱鋼骨翼緣的存在對(duì)其內(nèi)部混凝土起到了約束作用.隨著含鋼率的增加,構(gòu)件的承載力及延性相應(yīng)得到提高.結(jié)論鋼骨混凝土異形柱具有很高的承載能力和很好的延性,十字形鋼骨混凝土異形柱可以在工程中推廣使用.

本文對(duì)影響新老混凝土粘結(jié)面斷裂性能的主要因素進(jìn)行了簡要分析，提出了新老混凝土表面處理方法及粘結(jié)材料的特性和作用。

內(nèi)置cfrp圓管的方鋼管混凝土中長柱偏壓試驗(yàn)——通過對(duì)1o根內(nèi)置碳纖維復(fù)合材料(cfrp)圓管的方鋼管高強(qiáng)混凝土柱和4根方鋼管高強(qiáng)混凝土柱的承載力進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，分析了cfrp含量、偏心距和長細(xì)比等參數(shù)對(duì)試件性能的影響。結(jié)果表明：在長細(xì)比相同的條件下，隨著偏心...

通過對(duì)10根內(nèi)置碳纖維復(fù)合材料(cfrp)圓管的方鋼管高強(qiáng)混凝土柱和4根方鋼管高強(qiáng)混凝土柱的承載力進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn),分析了cfrp含量、偏心距和長細(xì)比等參數(shù)對(duì)試件性能的影響。結(jié)果表明:在長細(xì)比相同的條件下,隨著偏心距的增大,相同cfrp含量的方鋼管高強(qiáng)混凝土柱承載力降低;在長細(xì)比和偏心距相同的情況下,隨著cfrp含量的增加,方鋼管高強(qiáng)混凝土柱承載力有顯著提高,對(duì)核心混凝土約束效應(yīng)增加,增強(qiáng)了構(gòu)件的延性;隨著長細(xì)比的增大,相同cfrp含量和相同偏心距的方鋼管高強(qiáng)混凝土柱承載力降低。試驗(yàn)結(jié)果為進(jìn)一步分析和推導(dǎo)承載力公式打下了基礎(chǔ)。

方鋼管混凝土偏壓柱受力性能的試驗(yàn)研究——以偏心率、長細(xì)比和混凝土強(qiáng)度為參數(shù)，通過15根方鋼管混凝土柱的偏心受壓試驗(yàn)，研究了該種構(gòu)件的受力性能．結(jié)果表明，偏心率和長細(xì)比是影響方鋼管混凝土柱承載力的主要因素，隨偏心率增大，緊箍力對(duì)提高核心混凝土強(qiáng)度...

通過對(duì)2榀比例為1∶4的結(jié)構(gòu)模型室內(nèi)靜力試驗(yàn),研究重慶國際大廈工程中預(yù)應(yīng)力鋼骨混凝土(prestressedsteelreinforcedconcrete,psrc)巨型三角形支托剛架的受力性能及破壞形態(tài)等設(shè)計(jì)問題.結(jié)果表明,參照普通預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的計(jì)算方法,psrc構(gòu)件的高含鋼率對(duì)短期預(yù)應(yīng)力建立無不利影響;平截面假定對(duì)普通鋼骨混凝土構(gòu)件和psrc構(gòu)件都成立;建議對(duì)支托剛架的承載力極限狀態(tài)考慮兩道安全防線;拉桿設(shè)計(jì)應(yīng)偏于安全以開裂作為首要控制目標(biāo);上部節(jié)點(diǎn)區(qū)所配斜向箍筋在出現(xiàn)裂縫后發(fā)揮明顯作用,應(yīng)同時(shí)作為受拉鋼筋和箍筋來對(duì)待,其他節(jié)點(diǎn)區(qū)的水平箍筋可按構(gòu)造要求配置.

鋼骨混凝土l形柱抗震性能試驗(yàn)研究——對(duì)4個(gè)鋼骨混凝土(src)l形柱試件進(jìn)行低周反復(fù)加載試驗(yàn)，觀察了兩種不同配鋼形式的鋼骨混凝土l形柱在沿工程軸方向加載和斜向加載的受力全過程和破壞形態(tài)．分析了鋼骨混凝土l形柱的破壞特點(diǎn)，給出了荷載一位移滯回曲線、承載力...

進(jìn)行了20個(gè)方鋼管約束鋼筋混凝土短柱的軸壓力學(xué)性能試驗(yàn)研究,試驗(yàn)的主要參數(shù)為鋼管寬厚比(50,70和100)和混凝土強(qiáng)度(c50,c80)。試驗(yàn)結(jié)果表明:方鋼管約束鋼筋混凝土柱中被分隔鋼管的高度對(duì)其軸壓承載力和延性無明顯影響。隨鋼管寬厚比增大和混凝土強(qiáng)度的提高,軸壓短柱的延性降低。采用彈塑性應(yīng)力分析方法對(duì)鋼管進(jìn)行了全過程應(yīng)力分析,分析結(jié)果表明,方鋼管約束鋼筋混凝土軸壓短柱的峰值荷載點(diǎn)并不對(duì)應(yīng)鋼管的屈服點(diǎn),鋼管在軸壓短柱達(dá)到峰值荷載后屈服。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果和鋼管的應(yīng)力分析結(jié)果,建立了方鋼管約束鋼筋混凝土短柱的軸壓承載力計(jì)算式,試驗(yàn)結(jié)果與計(jì)算結(jié)果吻合良好。并提出了設(shè)計(jì)建議。

鋼骨-方鋼管自密實(shí)高強(qiáng)混凝土柱是一種重載柱設(shè)計(jì)的新模式.為了研究該組合柱的軸壓穩(wěn)定性能,以長細(xì)比(λ)為主要參數(shù),進(jìn)行了8根組合長柱的軸心受壓試驗(yàn).試驗(yàn)結(jié)果表明:由于內(nèi)填混凝土和鋼骨的存在,組合柱試件具有良好的穩(wěn)定性能;在研究的長細(xì)比范圍內(nèi)(λ=11~43),所有試件都具有較高的承載力和一定的延性,但是其承載能力和延性隨長細(xì)比的增大明顯降低.最后給出了鋼骨-方鋼管自密實(shí)高強(qiáng)混凝土柱的軸壓承載力計(jì)算公式,公式計(jì)算值與試驗(yàn)值吻合良好.

從提高鋼管與混凝土自然粘結(jié)強(qiáng)度的角度,采用內(nèi)置花紋的鋼管進(jìn)行9個(gè)方鋼管混凝土的推出試驗(yàn)?？紤]混凝土強(qiáng)度、花紋凸起高度2個(gè)因素的影響,得出鋼管的荷載-滑移曲線、鋼管應(yīng)變沿縱向分布及特征粘結(jié)強(qiáng)度的大小。綜合考慮這2個(gè)影響因素,統(tǒng)計(jì)回歸出特征粘結(jié)強(qiáng)度的計(jì)算公式。試驗(yàn)結(jié)果表明,將花紋鋼管引入鋼管混凝土中,可顯著提高鋼管與混凝土界面上的極限粘結(jié)強(qiáng)度,同時(shí)極限粘結(jié)強(qiáng)度隨花紋凸起高度的增大而增大;特征粘結(jié)強(qiáng)度的回歸公式能夠很好地?cái)M合試驗(yàn)結(jié)果。

對(duì)9根方鋼管珊瑚混凝土短柱進(jìn)行了軸壓試驗(yàn)研究,以試件高度、方鋼管壁厚及截面邊長為變量,探究了含鋼率、長細(xì)比對(duì)極限承載力的影響。通過引入核心珊瑚混凝土強(qiáng)度提高系數(shù),分析了套箍增強(qiáng)作用。將核心珊瑚混凝土分為有效約束區(qū)和非有效約束區(qū),并分別進(jìn)行了受力分析,提出了承載力計(jì)算公式,并比較了計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果,以驗(yàn)證其合理性。

當(dāng)前,方鋼管混凝土柱-鋼梁半剛性節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用越來越廣泛,但國內(nèi)對(duì)這種半剛性節(jié)點(diǎn)受力性能的認(rèn)識(shí)還很不完善。通過4組方鋼管混凝土柱-鋼梁長螺栓式半剛性節(jié)點(diǎn)在低周往復(fù)荷載下受力性能的試驗(yàn),探究此類節(jié)點(diǎn)的受力機(jī)理和破壞形態(tài)。通過對(duì)4組試驗(yàn)滯回曲線、剛度退化、延性與耗能指標(biāo)的分析得出此種節(jié)點(diǎn)有良好的耗能性能,可為鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)提供一些參考和借鑒。

鋼骨-方鋼管高強(qiáng)混凝土柱的軸壓比限值——以軸壓比為主要參數(shù)，對(duì)l4根反復(fù)荷載作用下的鋼骨一方鋼管高強(qiáng)混凝土柱進(jìn)行研究．結(jié)果表明，鋼骨的加入使方鋼管高強(qiáng)混凝土柱的位移延性系數(shù)顯著提高，但軸壓比仍是影響其組合柱延性的主要因素；組合柱的位移延性系數(shù)uδ...

為了分析方鋼管鋼骨混凝土軸壓柱的工作機(jī)理,采用ansys有限元軟件對(duì)其軸壓柱受力進(jìn)行了全過程數(shù)值模擬.結(jié)果表明,采用修正的方鋼管內(nèi)核心約束混凝土本構(gòu)關(guān)系模型可以很好地模擬極限承載力及峰值應(yīng)變;有限單元在發(fā)生highdistortion以前的下降段與試驗(yàn)曲線變化基本一致,但其后的變形不能代表真實(shí)的受力狀態(tài).因此,利用ansys進(jìn)行鋼管鋼骨高強(qiáng)混凝土的彈性與彈塑性分析結(jié)構(gòu)是可行的.

為了進(jìn)一步研究方鋼管-鋼骨高強(qiáng)混凝土軸心受壓短柱的特性,綜合考慮鋼骨存在對(duì)混凝土的影響,修正了方鋼管混凝土核心約束混凝土應(yīng)力-應(yīng)變模型;采用纖維模型法編制了非線性分析程序,計(jì)算了荷載-縱向應(yīng)變關(guān)系曲線,并與有關(guān)文獻(xiàn)的試驗(yàn)曲線進(jìn)行了對(duì)比,計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合得很好.最后,通過對(duì)大量計(jì)算結(jié)果的回歸分析,得出了實(shí)用的軸壓短柱承載力計(jì)算公式.