基于统一强度理论矩形钢管混凝土短柱轴压承载力计算

研究了偏心受压时矩形钢管混凝土中受压区钢管对混凝土的紧箍力计算方法,根据莫尔强度准则导出了受压区混凝土强度的计算公式,并以极限平衡理论为基础,推导了偏心受压矩形钢管混凝土短柱承载力的计算公式;制作了10个相同含钢率的矩形钢管混凝土短柱,按不同的偏心率进行加载试验,测出其极限承载力,并将计算结果和试验结果进行了比较,结果吻合较好.

采用带约束拉杆矩形钢管混凝土的本构关系,利用纤维模型法对带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱承载力进行了数值分析,计算结果与试验结果吻合良好。利用经试验结果验证的计算程序对带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱轴压和单、双向偏压承载力进行了较系统的参数分析,回归出带约束拉杆矩形钢管混凝土轴压和单、双偏压承载力简化计算公式,公式的计算精度高,形式简单,便于应用,可供工程设计参考。

为了获得带单向约束拉杆矩形钢管混凝土短柱轴压承载力实用计算公式,进行了试验和分析.根据带拉杆构件的核心混凝土约束应力分布特点,结合现有的试验结果,提出将矩形截面以约束拉杆为界线划分为几个子区域,并将拉杆视为等效钢板的方法,采用已有的钢管混凝土统一理论计算公式计算每个子区域的轴压承载力,得出带单向约束拉杆的矩形钢管混凝土构件轴压承载力计算公式,修正后的公式中考虑了约束拉杆的影响,拓宽了统一理论计算公式的适用性.采用该公式计算的带约束拉杆的矩形钢管混凝土构件轴压承载力与已有的试验结果吻合良好.

介绍15个带约束拉杆方形钢管混凝土短柱和8个带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱的轴压试验结果,分析钢管壁厚度、拉杆直径、拉杆水平间距等参数对其轴压性能的影响。试验研究结果表明,约束拉杆的设置有助于延迟钢管的局部屈曲、提高方形钢管混凝土短柱的轴压承载力和延性,提高矩形钢管混凝土短柱的延性。约束拉杆的作用主要表现为对核心混凝土的约束作用及通过改变钢管侧壁局部屈曲的边界条件从而提高钢管的屈曲强度。同时,在合理考虑拉杆作用的基础上,应用等效侧向压力的概念和基于混凝土真三轴试验的破坏准则确定核心混凝土的峰值强度,提出带约束拉杆方形、矩形钢管混凝土短柱轴压承载力的计算方法,承载力计算结果与试验结果吻合良好。

基于已有的试验研究与理论分析,给出了矩形钢管混凝土中钢管不出现局部屈曲时的最大宽厚比限值,同时提出大宽厚比下矩形钢管混凝土中考虑钢管屈曲的承载力计算方法。通过回归分析给出了矩形钢管混凝土轴压短柱、轴压中长柱的承载力简化计算公式,简化计算结果和大量试验结果进行对比,用试验结果验证了简化计算结果的正确性。同时,采用cecs、dbj、ec4、lfrd及aij规程计算了矩形钢管混凝土承载力并和试验结果进行对比,对比结果表明:欧洲ec4规程、dbj规程及简化计算结果与试验结果较为接近,所提出的简化计算公式不仅适用于普通宽厚比下矩形钢管混凝土承载力计算,且适用于大宽厚比下考虑局部屈曲时承载力计算,实现了普通壁厚和薄壁矩形钢管混凝土承载力计算公式的统一。

为了探讨橡胶粉取代率和橡胶粉粒径对矩形钢管橡胶混凝土力学性能的影响,进行了8个矩形钢管橡胶混凝土轴心受压短柱的试验研究,比较了设计规程(如美国aci(2005)和aisc(2005)、日本aij(2008)、英国bs5400(2005)、欧洲ec4(2004)及中国cecs(2004))对矩形钢管橡胶混凝土强度承载力的适用性.结果表明:橡胶粉取代率和橡胶粉粒径均对矩形钢管橡胶混凝土力学性能影响显著,上述各设计规程计算获得的强度承载力与试验结果相比均偏于安全,可为实际工程提供参考.

预应力矩形钢管混凝土梁的承载力探讨——针对钢管混凝土构件无明显的抗弯优势，而预应力能使预应力钢筋的高强抗拉性能得到发挥和使钢管混凝土构件具有良好抗压性能，分析了预应力对矩形钢管混凝土梁的影响，探讨了预应力矩形钢管混凝土梁的承载力特性，在受力机...

依据钢管混凝土统一理论,将其研究成果推广应用于复式钢管混凝土轴压强度计算中,分析了复式钢管混凝土轴压受力机理,考虑不同内外钢管截面形式,提出复式钢管混凝土等效套箍系数,分别计算实复式钢管混凝土和复式空心钢管混凝土短柱的轴压强度.公式计算结果分别与文献试验数据进行了对比,结果表明:在满足一定的含钢率和空心率范围内,可以用统一理论计算复式钢管混凝土的轴压承载力,为复式钢管混凝土承载力设计计算提供了新的理论方法.

在钢筋混凝土结构中,通常采用间距较密的箍筋或螺旋箍筋来约束混凝土以提高柱的抗剪承载力和延性,防止因抗剪能力不足而引起的破坏。钢管混凝土结构中的核心混凝土由于受钢管的约束不会因剪切而崩坏和剥落,导致削弱承载力。钢管混凝土强度的提高与很多因素有关,包括钢管的强度、形状、大小、混凝土的力学性能、试件的长度以及约束效应等。

基于带约束拉杆矩形钢管混凝土的本构关系,利用纤维模型法对带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱承载力进行数值计算,通过计算结果与试验结果的比较验证纤维模型法的合理性,同时讨论各种因素对带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱的单向偏压和双向偏压承载力的影响。带约束拉杆矩形钢管混凝土偏压短柱的参数分析结果表明,随着约束拉杆间距的减少和直径的增大,偏压短柱的极限承载力增大;随着钢管壁厚的增大,偏压短柱的轴力/轴压承载力-抗弯承载力/纯弯承载力(n/nu-m/mu)曲线往内收拢;随着混凝土强度和截面高宽比的提高,偏压短柱的n/nu-m/mu曲线向外凸出;钢材强度对n/nu-m/mu曲线的影响不明显;双向偏压矩形短柱的极限承载力在最大主惯性轴方向达到最大,随着截面高宽比的增大,最小极限承载力的位置从α=45°(方形截面)变化到α=90°(截面最小主惯性轴方向);各参数对单向偏压和双向偏压短柱的n/nu-m/mu曲线的影响相类似。

矩形钢管混凝土析架节点极限承载力研究

矩形钢管混凝土桁架具有整体刚度大、抗震性能好、节点形式简单、施工方便、节点承载力大、造型优美的优点,广泛应用于我国的桥梁和空间结构等大跨、重载结构中。矩形钢管混凝土t型节点常见于vier-endeel和fink桁架中,节点的合理与否对结构的安全性与工程造价有很大影响。国内外对其研究虽然开展相对较晚,但已经引起多方面的足够重视。本文应用大型有限元软件abaqus对t型节点进行参数分析,以探究各参数影响其静力力学性能的规律。

采用带约束拉杆矩形钢管混凝土的本构关系,建立了基于纤维模型法的模拟带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱承载力-变形全过程曲线的非线性分析方法。计算结果与试验结果吻合良好。对带约束拉杆矩形钢管混凝土偏压短柱进行参数分析,回归了带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱单向和双向偏压曲率延性系数的简化计算公式。公式的计算精度高,形式简单。

矩形钢管混凝土内隔板式节点抗剪承载力研究——在对方钢管混凝土框架节点受力机理研究的基础上，利用形状改变比能理论和混凝土斜压杆力学模型推导了内隔板式节点核心区受剪承载力计算的叠加公式．并与我国《矩形钢管混凝土结构技术规程》(cecs159：2004)中相关...

通过国内外钢管混凝土设计规程对有关试验进行了矩形钢管混凝土抗弯承载力的计算,比较了规程之间计算结果的差异。结合典型算例,分析了在不同含钢率、混凝土强度和钢材强度等影响因素下钢管混凝土抗弯承载力的变化趋势,得出了不同设计规程在进行矩形钢管混凝土构件抗弯承载力设计计算时的特点,结论具有一定的参考价值。

研究钢管混凝土承载力优化问题,根据矩形钢管的截面对混凝土纯弯构件抗弯承载力有影响,钢材屈服强度以及钢管壁厚的增大,构件的抗弯承载力显著提高,而混凝土强度对其几乎没有影响。利用有限元软件对矩形钢管混凝土纯弯构件进行了数值仿真,在研究中引入了强重比的概念,当截面尺寸和混凝土强度等参数相同时,钢管壁厚按规范取最小值的钢管混凝土纯弯构件的强重比大于以最大配筋率配筋的钢筋混凝土构件的强重比,实验表明钢管混凝土构件的力学性能较优越。在构件截面尺寸受条件限制时,证明钢管混凝土构件承载力具有明显优势:。

本文基于往复荷载作用下矩形钢管混凝土压弯构件的实验结果,比较了国内外比较典型的设计规范(程),包括英国bs5400(1979)、美国aci318-99(1999)和aisclrfd(1999)、日本aij(1997)、欧洲ec4(1994)、中国gjb41422000(2001)和福建省地方标准(送审稿),及本文数值方法在计算往复荷载作用下矩形钢管混凝土压弯构件承载力的差异。结果表明,在进行往复荷载作用下矩形钢管混凝土压弯构件承载力计算时,各种计算方法获得的承载力都偏于安全,其中,数值计算结果与实验结果最接近,gjb41422000(2001)的计算结果与实验结果吻合程度稍差,aci318-99(1999),ec4(1994)和福建省地方标准(送审稿)的计算结果比实验结果约低20%,而bs5400(1979)、aisclrfd(1999)和aij(1997)的计算结果比实验结果总体上低30%以上。本文结果可供进行矩形钢管混凝土结构设计时参考。

基于纤维模型法非线性分析程序,利用带约束拉杆矩形钢管混凝土的本构关系,模拟带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱承载力-变形全过程,计算与实验结果吻合.研究表明,约束拉杆间距越小,直径越大,钢管壁厚越大,钢材强度越小,偏压短柱的延性指标越大;混凝土强度和截面宽厚比越大,偏压短柱的延性指标越小;双向偏压短柱的延性指标在0°和90°方向达最小,在截面角区方向达最大;各参数对双向偏压短柱截面延性系数-荷载角曲线的影响类似.

异形钢管混凝土短柱轴压承载力的计算分析

由于异形钢管混凝土特殊的优点(经济美观,施工方便,承载力强、延性与韧性好)和应用的广泛(高层建筑和桥梁等一些承重结构),但是目前主要是对异形钢管混凝土柱工作机理和力学性能方面的研究,以及约束拉杆、隔板、劲肋等对异形钢管混凝土柱承载力及稳定性的影响,对t形钢管混凝土的轴压承载力计算方法还是研究的比较少的.本文主要是对t形钢管混凝土短柱轴压承载力计算方法的归纳总结,通过试验数据来分析文献中提出的异形钢管混凝土短柱轴压承载力计算公式的准确性.

采用rfpa3d(realisticfailureprocessanalysis)软件对轴心受压的矩形钢管混凝土短柱进行了数值模拟。分析了极限承载力与钢管混凝土柱长度的关系以及混凝土截面面积对极限承载力的影响等问题。研究结果表明,钢管混凝土柱的极限承载力随着柱长度的增加而降低,随着截面面积的增加而增加。在钢管混凝土承载力方面,数值模拟结果与试验结果比较吻合。数值模拟的特色在于再现了核心混凝土的变形、损伤与破坏过程。数值模拟结果证明了rfpa3d软件模拟钢管混凝土结构的有效性,其模拟结果可为工程设计提供参考。

钢管混凝土核心短柱承载力目前仍无统一计算方法,针对此问题,文章基于钢管混凝土核心柱轴压承载力计算方法与外围普通钢筋混凝土体积配箍率有着密切关系的认识,分体积配箍率小于和等于大于临界配筋率两种情况建立了该柱轴压承载力计算公式;当外围混凝土的配箍率小于临界配箍率时,组合柱的破坏是由外围混凝土控制,根据协同工作原理,通过对钢管混凝土核心柱各组成部分荷载-变形曲线分析,建立了该柱轴压承载力计算公式;当外围混凝土的配箍率等于或大于临界配箍率时,核心柱破坏时钢管内外混凝土都能达到极限状态,采用极限平衡法推导该柱轴压承载力计算公式。理论分析与实验结果相吻合,表明了本文方法的正确性。