圓形鋼套管加固混凝土柱極限承載力(英文)

為了研究圓形鋼套管加固鋼筋混凝土柱的軸心受壓承載力計(jì)算方法,進(jìn)行了1根未加固的普通鋼筋混凝土柱和3根圓形鋼套管加固鋼筋混凝土短柱在不同加固鋼套管厚度下的軸心受壓試驗(yàn),在試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上,考慮混凝土三向受壓richard公式與蔡紹懷公式,根據(jù)疊加法與極限平衡法建立了圓形鋼套管加固鋼筋混凝土短柱的軸壓承載力公式。研究結(jié)果表明,對(duì)比國(guó)內(nèi)外規(guī)程,利用疊加法且考慮蔡紹懷公式計(jì)算出的承載力與試驗(yàn)結(jié)果吻合度最高。

為研究圓形鋼套管加固混凝土柱的基本力學(xué)性能,進(jìn)行了1根未加固的普通鋼筋混凝土柱和10根圓形鋼套管加固的混凝土短柱在不同加固鋼套管厚度及初始軸壓比下軸心受壓試驗(yàn),初始軸力通過對(duì)未加固試件施加后張預(yù)應(yīng)力來進(jìn)行模擬;在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,根據(jù)應(yīng)變協(xié)調(diào)原則對(duì)加固后構(gòu)件軸壓承載力進(jìn)行了數(shù)值分析.研究結(jié)果表明,加固構(gòu)件的承載力隨著鋼套管厚度的增加而增加,初始軸壓比的變化對(duì)加固后構(gòu)件的承載力影響不顯著,且理論分析結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好.

鋼管混凝土利用鋼管和混凝土兩種材料的相互作用,充分發(fā)揮兩種材料的力學(xué)性能,而鋼管混凝土核心柱利用外包混凝土解決了鋼管裸露在外帶來的種種問題。詳細(xì)推導(dǎo)了普通箍筋約束鋼管混凝土核心柱和螺旋箍筋約束鋼管混凝土核心柱兩種外包混凝土截面類型鋼管混凝土柱的極限承載力計(jì)算公式,為該類構(gòu)件的進(jìn)一步研究做了一定的基礎(chǔ)性工作,同時(shí),還對(duì)該類構(gòu)件存在的若干問題進(jìn)行了初步探討。

中空夾層鋼管混凝土柱極限承載力研究

圓鋼管混凝土是圓鋼管內(nèi)填充混凝土后形成的一種組合截面構(gòu)件,在工程結(jié)構(gòu)中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。本文借助有限元分析軟件ansys,考慮兩種材料本構(gòu)關(guān)系的非線性建立了組合截面短柱在軸壓作用下的非線性有限元模型。并通過數(shù)值算例采用剝離分析的方法,得到了軸壓作用下處于復(fù)雜應(yīng)力場(chǎng)的極限承載力,以及鋼材和核心混凝土軸力分配與縱向應(yīng)變的關(guān)系曲線,與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比相吻合。

提出了波形鋼板鋼管混凝土柱的有限元分析方法,采用正交異性板來模擬波形鋼板。應(yīng)用ansys通用程序?qū)λ憷M(jìn)行了分析,并應(yīng)用有限元方法分析了偏心率、長(zhǎng)細(xì)比2個(gè)主要參數(shù)對(duì)波形鋼板鋼管混凝土柱極限承載力的影響。結(jié)果表明:可采用穩(wěn)定折減系數(shù)和偏心率折減系數(shù)相乘的計(jì)算公式來考慮二者對(duì)波形鋼板鋼管混凝土柱極限承載力的影響,其中偏心率折減系數(shù)可采用《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》(cecs28:90)的計(jì)算公式;穩(wěn)定折減系數(shù)應(yīng)將換算長(zhǎng)細(xì)比乘以考慮柱肢的鋼材型號(hào)和混凝土強(qiáng)度等級(jí)的材料修正系數(shù),然后采用《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》(jcj01—89)的穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算方法。

圓形鋼管混凝土柱在偏心受壓時(shí)產(chǎn)生套箍效應(yīng),使得其結(jié)構(gòu)承載能力大大提升,其結(jié)構(gòu)也被廣泛的應(yīng)用。文章在前人研究成果的基礎(chǔ)上,研究鋼管及管內(nèi)混凝土受力情況,并推導(dǎo)材料力學(xué)公式,提出了圓形鋼管混凝土短柱偏壓承載力簡(jiǎn)易計(jì)算公式,從而使圓形鋼管混凝土短柱偏心受壓承載力的計(jì)算簡(jiǎn)單方便。

目的對(duì)鋼管混凝土之間采用v型鋼管連接的格構(gòu)柱進(jìn)行試驗(yàn)研究,探討v型綴管鋼管混凝土格構(gòu)柱承載能力及其實(shí)用算法.方法采用柱軸壓和偏壓試驗(yàn)研究,對(duì)不同長(zhǎng)細(xì)比和偏心率的格構(gòu)柱進(jìn)行承載力試驗(yàn),建立經(jīng)過驗(yàn)證的有限元模型,確定格構(gòu)柱承載力的雙參數(shù)計(jì)算方法.結(jié)果斜綴管為壓彎受力或拉彎受力且受力較大;柱肢之間受力有一定差別;隨著長(zhǎng)細(xì)比的增加,試件由分肢屈曲向整體失穩(wěn)轉(zhuǎn)變.長(zhǎng)細(xì)比較小的試件其承載力應(yīng)進(jìn)行單肢承載力驗(yàn)算.結(jié)論v型綴管格構(gòu)柱存在相關(guān)屈曲的問題,得到了v型綴管鋼管混凝土格構(gòu)柱考慮偏心率折減系數(shù)和穩(wěn)定系數(shù)的極限承載力計(jì)算方法.

鋼管混凝土啞鈴形偏壓長(zhǎng)柱極限承載力研究——以長(zhǎng)細(xì)比和偏心率為參數(shù)，進(jìn)行了共16根鋼管混凝土啞鈴形偏壓柱的試驗(yàn)。介紹了試驗(yàn)過程和試件的破壞形態(tài)，對(duì)試件的荷載．變形曲線、極限承載力等進(jìn)行了分析。試驗(yàn)結(jié)果表明：鋼管混凝土啞鈴形偏壓長(zhǎng)柱屬整體破壞，其極...

介紹了方形、圓形鋼管混凝土極限承載力的理論計(jì)算方法,極限承載力理論計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比較為吻合,為圓形、方形鋼管混凝土極限承載力的設(shè)計(jì)提供一定的理論依據(jù)。

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)。

為確定實(shí)際工程中折線形鋼箱柱的一些受力狀態(tài)和破壞特征,建立了該構(gòu)件的有限元模型,對(duì)折線形鋼箱柱的受力、變形等進(jìn)行有限元分析,并建立了1:8的實(shí)體模型進(jìn)行極限承載力的模型試驗(yàn)。最后,將試驗(yàn)結(jié)果與軟件模擬結(jié)果進(jìn)行了比較,提出一些對(duì)折線形鋼箱柱的設(shè)計(jì)、工廠加工、現(xiàn)場(chǎng)吊裝及施工監(jiān)控有益的建議。

針對(duì)鋼管混凝土短柱軸壓狀態(tài),考慮屈服時(shí)鋼管豎向應(yīng)力對(duì)承載力的貢獻(xiàn),采用厚壁圓筒理論和雙剪統(tǒng)一強(qiáng)度理論,對(duì)鋼管進(jìn)行極限承載力分析;對(duì)混凝土采用drucker-prager屈服理論進(jìn)行鋼管約束下的承載力的計(jì)算分析,兩者疊加得到鋼管混凝土的極限承載力計(jì)算公式,并與現(xiàn)有試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果吻合良好,為圓鋼管混凝土軸壓短柱極限承載力的計(jì)算提供了一種新的方法.

針對(duì)鋼管混凝土的缺陷,出現(xiàn)了自應(yīng)力鋼管混凝土,自應(yīng)力對(duì)在鋼管混凝土中有重大作用,將對(duì)其極限承載力產(chǎn)生很大影響。通過分析自應(yīng)力鋼管混凝土破壞機(jī)理,在普通鋼管混凝土受壓構(gòu)件極限承載力計(jì)算公式的基礎(chǔ)上,推導(dǎo)自應(yīng)力鋼管混凝土受壓構(gòu)件極限承載力計(jì)算公式,并分析自應(yīng)力值大小對(duì)極限承載力的影響。

在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中,通常采用間距較密的箍筋或螺旋箍筋來約束混凝土以提高柱的抗剪承載力和延性,防止因抗剪能力不足而引起的破壞。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中的核心混凝土由于受鋼管的約束不會(huì)因剪切而崩壞和剝落,導(dǎo)致削弱承載力。鋼管混凝土強(qiáng)度的提高與很多因素有關(guān),包括鋼管的強(qiáng)度、形狀、大小、混凝土的力學(xué)性能、試件的長(zhǎng)度以及約束效應(yīng)等。

啞鈴型截面是鋼管混凝土拱肋常用的截面形式。本文根據(jù)鋼管混凝土啞鈴型柱軸壓與偏壓試驗(yàn),提出了將啞鈴型截面等效成單圓管鋼管混凝土截面,然后應(yīng)用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程進(jìn)行極限承載力計(jì)算的等效單圓管法。對(duì)試件的計(jì)算表明,計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值吻合良好。這個(gè)方法概念清晰、計(jì)算簡(jiǎn)單,可供工程應(yīng)用參考。

通過對(duì)24個(gè)鋼管混凝土柱(cfst)施加軸向壓力直到破壞的試驗(yàn),以研究其性能。試驗(yàn)中考慮的變量包括鋼管的長(zhǎng)度、直徑、強(qiáng)度和混凝土的強(qiáng)度。由于長(zhǎng)細(xì)比較大,造成系列1中的所有組合柱發(fā)生整體彎曲屈曲而破壞。盡管系列2試驗(yàn)中的組合柱也經(jīng)歷了整體彎曲屈曲,但"短柱"的破壞是由混凝土壓碎和鋼管失效引起的。將試驗(yàn)結(jié)果與采用南非規(guī)范(sans10162-1)和歐洲規(guī)范(ec4)計(jì)算得到的荷載值進(jìn)行對(duì)比表明,2種規(guī)范結(jié)果均偏保守,對(duì)系列1試驗(yàn),分別達(dá)到8.4%和13.6%,對(duì)系列2試驗(yàn),分別達(dá)到10.5%和20.2%。壓力與豎向變形曲線顯示受壓柱具有很好的延性。

裂縫會(huì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的承載能力和耐久性產(chǎn)生不利的影響,寬深裂縫的影響尤為嚴(yán)重?；谡憬⌒聨X隧道改擴(kuò)建工程中舊有隧道張開裂縫的開展情況,設(shè)計(jì)了碳纖維布修加固大尺寸無缺陷素混凝土梁和碳纖維布修復(fù)帶寬深預(yù)制裂縫大尺寸素混凝土梁的彎曲試驗(yàn),試驗(yàn)表明碳纖維布對(duì)素混凝土梁的彎曲性能具有顯著地修復(fù)加固效果。對(duì)于無損傷混凝土梁,底部粘貼碳纖維布加固可使其極限承載能力提高65%左右;而對(duì)于帶有預(yù)制裂縫的混凝土梁,底部粘貼碳纖維布修復(fù)可使其承載能力提高250%左右。其最后的破壞模式為碳纖維布與混凝土梁底部剝離致使減弱甚至失去對(duì)混凝土中裂縫的約束而導(dǎo)致裂縫快速發(fā)展,最終發(fā)生失穩(wěn)破壞。碳纖維布對(duì)于混凝土梁的修復(fù)加固效果取決于二者的黏接性能,無論混凝土梁是否帶有損傷,底部粘貼碳纖維布進(jìn)行修復(fù)加固后二者極限承載能力接近。因此,碳纖維布修復(fù)加固帶損傷的混凝土結(jié)構(gòu)具有明顯的效果。

火災(zāi)下鋼骨混凝土柱極限承載力簡(jiǎn)化計(jì)算方法——鋼骨混凝土柱是多高層建筑結(jié)構(gòu)中常用的基本構(gòu)件，火災(zāi)下由于截面溫度分布不均勻，其相對(duì)準(zhǔn)確的極限承載力需利用非線性有限元方法求解，非常繁瑣。通過不同溫度區(qū)段混凝土和鋼材強(qiáng)度的折減情況，將溫度分布不均勻的...

矩形鋼管混凝土析架節(jié)點(diǎn)極限承載力研究

矩形鋼管混凝土桁架具有整體剛度大、抗震性能好、節(jié)點(diǎn)形式簡(jiǎn)單、施工方便、節(jié)點(diǎn)承載力大、造型優(yōu)美的優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于我國(guó)的橋梁和空間結(jié)構(gòu)等大跨、重載結(jié)構(gòu)中。矩形鋼管混凝土t型節(jié)點(diǎn)常見于vier-endeel和fink桁架中,節(jié)點(diǎn)的合理與否對(duì)結(jié)構(gòu)的安全性與工程造價(jià)有很大影響。國(guó)內(nèi)外對(duì)其研究雖然開展相對(duì)較晚,但已經(jīng)引起多方面的足夠重視。本文應(yīng)用大型有限元軟件abaqus對(duì)t型節(jié)點(diǎn)進(jìn)行參數(shù)分析,以探究各參數(shù)影響其靜力力學(xué)性能的規(guī)律。

對(duì)矩形、方形鋼管混凝土柱、鋼管高強(qiáng)混凝土柱共進(jìn)行36組試驗(yàn),試件承受繞弱軸的可變彎矩作用。試驗(yàn)參數(shù)包括:混凝土名義強(qiáng)度(30～90mpa)、橫截面長(zhǎng)寬比(矩形或方形)、厚度(4,5mm)、頂?shù)壮跏计谋萫t/eb(1,0.5,0,-0.5)。將試驗(yàn)的極限承載力與歐洲規(guī)范4中的設(shè)計(jì)荷載對(duì)比,發(fā)現(xiàn)其安全裕度不足。試驗(yàn)結(jié)果表明:對(duì)于可變彎矩作用情況,采用高強(qiáng)混凝土更有效;在可變彎矩作用下,如果想獲得更好的韌性,則采用鋼管混凝土更有效。因?yàn)殡m然相比于高強(qiáng)混凝土,普通混凝土的軸向極限承載力要低,但其有更好的峰后軟化性能。