方鋼管混凝土柱軸心受壓承載力的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法研究

方鋼管混凝土軸心受壓柱的鋼管和混凝土材料的受力狀態(tài)復(fù)雜,各種因素對(duì)極限承載力的影響難以獨(dú)立地精確描述.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)自學(xué)習(xí)、自組織、自適應(yīng)和非線性映射,可找到輸入、輸出變量之間的關(guān)系,因此適用于極限承載力的預(yù)測(cè).以現(xiàn)有的方鋼管混凝土柱軸心受壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)為樣本,訓(xùn)練了一個(gè)三層的bp網(wǎng)絡(luò)模型,建立了預(yù)測(cè)軸心受壓方鋼管混凝土柱極限承載力的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型.對(duì)8組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)的結(jié)果表明:預(yù)測(cè)值與試驗(yàn)值吻合良好,精度較高,該方法可作為實(shí)際結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一種輔助手段.

研究了雙鋼管混凝土柱耐火承載力以及火災(zāi)后的剩余承載力。通過(guò)選取合適的鋼材與混凝土熱工性能模型,在有限元程序中模擬了iso-834標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)升溫曲線下雙鋼管混凝土柱的截面升溫過(guò)程,得出了截面溫度場(chǎng)分布以及不同部位的升溫過(guò)程曲線。在此基礎(chǔ)上結(jié)合鋼管、混凝土高溫下以及高溫后的應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)模型分別對(duì)高溫下與高溫后軸心受壓雙鋼管混凝土短柱進(jìn)行了受力全過(guò)程數(shù)值分析,得到了高溫下(后)軸心受壓雙鋼管混凝土短柱的受力特點(diǎn)。

應(yīng)用第四強(qiáng)度理論和三向應(yīng)力狀態(tài)下的混凝土破壞準(zhǔn)則推導(dǎo)出了約束鋼管混凝土柱軸心受壓的極限承載力計(jì)算公式,并分析了工作機(jī)理。算例表明,在鋼管混凝土柱的外圍設(shè)置橫向約束件可以提高鋼管混凝土柱的承載力。推導(dǎo)出的計(jì)算公式為約束鋼管混凝土柱的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。

方鋼管混凝土柱軸壓力學(xué)性能的試驗(yàn)研究——介紹了包括空鋼管柱、混凝土鋼管柱、配筋混凝土鋼管柱及鋼筋混凝土柱在內(nèi)共36個(gè)試件的軸心受壓試驗(yàn)情況．討論了鋼管的寬厚比、混凝土強(qiáng)度、配筋率等參數(shù)對(duì)極限承載力和延性等力學(xué)性能的影響．對(duì)混凝土填充鋼管柱和鋼筋...

方鋼管混凝土柱的設(shè)計(jì)方法研究現(xiàn)狀——隨著高強(qiáng)高性能混凝土的不斷發(fā)展，鋼與混凝十的組合結(jié)構(gòu)得到了大量應(yīng)用。作為重載柱設(shè)計(jì)的一種新模式，方鋼管一混凝土柱也得到了較為廣泛的研究，本文從理論分析和試驗(yàn)研究?jī)蓚€(gè)方面總結(jié)了國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀。

本文采用有限元分析軟件abaqus建立了9根方鋼管混凝土柱的有限元分析模型,對(duì)模型在軸壓力作用下的承載力進(jìn)行了數(shù)值模擬,考慮了影響試件軸壓承載力的主要因素,包括:軸壓比、鋼板強(qiáng)度和混凝土強(qiáng)度。研究結(jié)果表明:隨著混凝土強(qiáng)度的增加,試件屈服荷載和峰值承載力均有明顯提高；但隨著軸壓比的增加,承載力反而會(huì)降低；隨著鋼板強(qiáng)度等級(jí)的增加,屈服荷載幾乎保持不變。因此提高方鋼管混凝土柱承載力最有效的辦法是提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)。

帶肋方鋼管混凝土柱偏心受壓試驗(yàn)研究——以長(zhǎng)細(xì)比和偏心率為主要變化參數(shù)，設(shè)計(jì)了6根帶肋和6根無(wú)肋方鋼管混凝土試件，對(duì)其進(jìn)行了偏心受壓的試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明，所有試件都最終由于失穩(wěn)而破壞；試件長(zhǎng)細(xì)比和偏心率越大，其剛度和極限荷載越小，偏心率對(duì)極限...

以長(zhǎng)細(xì)比和偏心率為主要變化參數(shù),設(shè)計(jì)了6根帶肋和6根無(wú)肋方鋼管混凝土試件,對(duì)其進(jìn)行了偏心受壓的試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明,所有試件都最終由于失穩(wěn)而破壞;試件長(zhǎng)細(xì)比和偏心率越大,其剛度和極限荷載越小,偏心率對(duì)極限荷載的影響更為顯著;試件偏心率越大,后期延性越好;加載初期試件中截面變形符合平截面假設(shè);設(shè)置加勁肋能有效延緩管壁局部屈曲的發(fā)展,能提高試件的極限荷載和后期延性。

針對(duì)方鋼管混凝土偏心受壓柱鋼管和混凝土材料受力狀態(tài)復(fù)雜,各種因素對(duì)極限承載力的影響難以獨(dú)立精確描述的問(wèn)題,通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自學(xué)習(xí)、自組織、自適應(yīng)和非線性映射,可找到輸入、輸出變量之間的關(guān)系,建立了預(yù)測(cè)鋼管混凝土極限承載力的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型.以現(xiàn)有的方鋼管偏心受壓柱試驗(yàn)數(shù)據(jù)為樣本,訓(xùn)練了一個(gè)四層bp網(wǎng)絡(luò)模型,用模型計(jì)算了偏心受壓方鋼管混凝土柱的極限承載力.對(duì)6組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了預(yù)測(cè),結(jié)果表明,預(yù)測(cè)值與試驗(yàn)值吻合良好,精度較高.該方法可作為實(shí)際結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一種輔助手段,對(duì)鋼管混凝土偏心短柱進(jìn)行承載力計(jì)算.

基于隔板貫通節(jié)點(diǎn)在地震作用下的破壞調(diào)查結(jié)果,提出了一種改善鋼梁翼緣與隔板連接處受力性能的新型節(jié)點(diǎn)——倒角放坡型隔板貫通節(jié)點(diǎn)。對(duì)7個(gè)十字形節(jié)點(diǎn)試件進(jìn)行了靜力拉伸試驗(yàn),研究了隔板貫通式連接中方鋼管混凝土柱與鋼梁受拉翼緣的連接性能,分析了鋼梁翼緣與隔板連接構(gòu)造以及澆注孔直徑、隔板厚度、鋼管的寬厚比等參數(shù)對(duì)節(jié)點(diǎn)局部受拉承載力的影響,并將試驗(yàn)得到的承載力與規(guī)程公式計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較。研究結(jié)果表明:倒角放坡型隔板貫通節(jié)點(diǎn)具有較好的承載力和延性;影響節(jié)點(diǎn)承載力的主要因素是隔板的厚度、澆注孔徑和鋼管的寬厚比,在鋼管中填充混凝土有利于提高節(jié)點(diǎn)的屈服承載力和剛度;對(duì)于填充混凝土的試件,采用公式計(jì)算節(jié)點(diǎn)承載力偏于保守。

為研究方鋼管混凝土柱與鋼梁受拉翼緣連接的結(jié)構(gòu)性能,對(duì)新型節(jié)點(diǎn)-外肋環(huán)板節(jié)點(diǎn)梁翼緣受拉模型的傳力機(jī)理進(jìn)行了分析,提出了基于屈服線理論的節(jié)點(diǎn)承載力計(jì)算公式。采用正交試驗(yàn)法設(shè)計(jì)了10個(gè)節(jié)點(diǎn)模型試件并進(jìn)行靜力拉伸試驗(yàn),研究了方鋼管混凝土柱與鋼梁翼緣連接的結(jié)構(gòu)性能,介紹了各試件的破壞過(guò)程及特征,并對(duì)節(jié)點(diǎn)承載力實(shí)測(cè)值和理論計(jì)算值進(jìn)行了比較分析。研究結(jié)果表明,外肋環(huán)板節(jié)點(diǎn)梁翼緣受拉模型具有較高的承載力和良好的延性,影響節(jié)點(diǎn)承載力的主要因素是豎向肋板的截面尺寸,水平環(huán)板的寬度對(duì)節(jié)點(diǎn)的承載力影響不大,但在鋼管中填充混凝土有利于提高節(jié)點(diǎn)的屈服承載力和剛度,理論分析提出的計(jì)算公式較好的預(yù)測(cè)了節(jié)點(diǎn)模型的屈服承載力。

采用統(tǒng)一強(qiáng)度理論,對(duì)方鋼管混凝土短柱的核心混凝土有效約束區(qū)和非有效約束區(qū)進(jìn)行受力分析,通過(guò)方鋼管的寬厚比對(duì)方鋼管與核心混凝土間的約束效應(yīng)進(jìn)行控制,提出了方鋼管混凝土短柱軸壓極限承載力的計(jì)算公式,并對(duì)其影響因素進(jìn)行了分析。然后將其推廣到不同截面形式的鋼管混凝土短柱軸壓極限承載力的計(jì)算中,將計(jì)算值與試驗(yàn)值進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了公式的合理性。該研究為鋼管混凝土短柱承載力的研究提供了一定的理論依據(jù)。

軸壓比對(duì)方鋼管混凝土柱受力性能的影響——以base試件為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了3個(gè)具有不同軸壓比的zy試件并進(jìn)行了非線性有限元分析，研究表明柱軸壓比不能太大，把柱的軸壓比控制在0．5以內(nèi)為佳，在方鋼管的底部和底角部存在應(yīng)力集中現(xiàn)象，對(duì)方鋼管的底部應(yīng)加大剛度，柱底...

本文在方鋼管混凝土柱壓彎試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,探討了軸壓比影響柱延性的原因,并推導(dǎo)了試驗(yàn)軸壓比與設(shè)計(jì)軸壓比的換算關(guān)系公式。最后根據(jù)換算關(guān)系公式和試驗(yàn)數(shù)據(jù),以層間彈塑性位移角作為延性控制指標(biāo),提出了方鋼管混凝土框架柱的軸壓比限值,以供設(shè)計(jì)參考。

根據(jù)界限破壞狀態(tài)力的平衡條件,推導(dǎo)了方鋼管混凝土軸壓比限值理論計(jì)算公式,并提出了簡(jiǎn)化的實(shí)用計(jì)算公式。

根據(jù)試驗(yàn)和理論研究成果,對(duì)方鋼管混凝土柱穿心高強(qiáng)螺栓-端板節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的受力機(jī)理進(jìn)行了分析,建立了節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的受力模型和屈服機(jī)制,推導(dǎo)了節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的抗剪承載力計(jì)算公式。公式不僅考慮了螺栓和柱軸力對(duì)節(jié)點(diǎn)核心區(qū)實(shí)際受力狀態(tài)的影響,而且考慮了鋼管對(duì)混凝土的約束作用。用推導(dǎo)的公式計(jì)算了3個(gè)方鋼管混凝土柱穿心高強(qiáng)螺栓-端板節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)?zāi)Ｐ凸?jié)點(diǎn)區(qū)的抗剪承載力,計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好。

用試驗(yàn)與數(shù)值計(jì)算方法研究了普通方鋼管混凝土柱的軸壓承載能力。設(shè)計(jì)了2種復(fù)合截面方鋼管混凝土短柱,與普通方鋼管混凝土短柱做了對(duì)比軸壓試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明,在受壓柱變形的過(guò)程中,加勁肋有效地抵抗了管壁的屈曲,加肋復(fù)合方鋼管混凝土柱的軸壓承載力有明顯提高。用數(shù)值方法對(duì)加肋復(fù)合方鋼管混凝土柱的軸力應(yīng)變?nèi)^(guò)程進(jìn)行了計(jì)算。計(jì)算結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果吻合較好。提出了軸壓承載力的簡(jiǎn)化計(jì)算方法。加勁肋是提高方鋼管混凝土柱承載力的有效途徑。

鋼骨-方鋼管混凝土柱是一種組合柱設(shè)計(jì)模式,采用切線模量理論對(duì)該組合柱軸向受壓穩(wěn)定承載力進(jìn)行分析.以核芯混凝土、方鋼管和鋼骨的應(yīng)力-應(yīng)變模型為基礎(chǔ),通過(guò)縱向變形協(xié)調(diào)和內(nèi)外力平衡條件建立組合柱切線模量臨界載荷的計(jì)算方法.由于核芯混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變模型包含了方鋼管的約束作用,因此該方法體現(xiàn)了組合柱中鋼與混凝土之間的相互影響.7組軸心受壓鋼骨-方鋼管混凝土長(zhǎng)柱和41組方鋼管混凝土長(zhǎng)柱的試驗(yàn)結(jié)果表明,該方法可對(duì)軸壓組合柱的穩(wěn)定承載力給出良好預(yù)測(cè).

在反復(fù)荷載作用下,由于累積損傷方鋼管混凝土柱的承載力會(huì)顯著退化。本文采用6種不同加載路徑模擬地震作用,考察了初始位移大小、位移幅值增量、單側(cè)或雙側(cè)反復(fù)加載等不同加載路徑對(duì)方鋼管混凝土柱承載力退化的影響。分析結(jié)果表明:隨著加載初始位移增加、加載幅值增量減小,方鋼管混凝土承載力退化顯著增加;雙側(cè)加載較單側(cè)加載承載力降低更顯著;使用位移延性系數(shù)無(wú)法有效評(píng)價(jià)加載路徑對(duì)構(gòu)件承載力退化的影響;累積延性系數(shù)及有效累積耗能體現(xiàn)了累積滯回耗能對(duì)構(gòu)件承載力退化的影響,但不能考慮位移幅值大小對(duì)承載力退化的影響。

方鋼管混凝土軸壓短柱承載力影響因素分析——在確定鋼材的本構(gòu)關(guān)系和核心混凝土的本構(gòu)關(guān)系的基礎(chǔ)上，采用大型通用有限元分析程序abaqus建立了軸壓荷載下方鋼管混凝土柱的三維非線性有限元分析模型，分析了構(gòu)件的荷載一變形關(guān)系；通過(guò)算例分析了鋼材強(qiáng)度、混凝土...

在確定鋼材的本構(gòu)關(guān)系和核心混凝土的本構(gòu)關(guān)系的基礎(chǔ)上,采用大型通用有限元分析程序abaqus建立了軸壓荷載下方鋼管混凝土柱的三維非線性有限元分析模型,分析了構(gòu)件的荷載-變形關(guān)系;通過(guò)算例分析了鋼材強(qiáng)度、混凝土強(qiáng)度、寬厚比和套箍系數(shù)對(duì)方鋼管混凝土軸壓短柱荷載-變形關(guān)系曲線的影響。分析結(jié)果表明:混凝土強(qiáng)度等級(jí)對(duì)構(gòu)件的荷載-變形曲線的形狀影響不大,但隨著混凝土強(qiáng)度的提高,構(gòu)件的承載力有所提高;隨著鋼材強(qiáng)度的提高,構(gòu)件承載力也提高。但承載力提高的百分率隨著鋼材強(qiáng)度的提高而降低。隨著寬厚比的減小,構(gòu)件的承載力提高;套箍系數(shù)對(duì)構(gòu)件的承載力有著較大的影響,改變套箍系數(shù)會(huì)影響構(gòu)件的荷載-變形關(guān)系曲線的形狀。

為研究鋼管混凝土短柱軸心受壓承載力與鋼管的作用,通過(guò)理論分析,建立了鋼管約束承載力提高系數(shù)λ與套箍指標(biāo)、鋼管縱向應(yīng)力和環(huán)向應(yīng)力的關(guān)系。通過(guò)對(duì)124根軸心受壓鋼管混凝土短柱試驗(yàn)結(jié)果的分析,建立了λ與套箍指標(biāo)和鋼管屈服強(qiáng)度的關(guān)系式,提出了引入λ的鋼管混凝土短柱軸心受壓承載力計(jì)算公式。公式反映了鋼管的直接承載作用和約束作用的大小,計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果符合良好。