圆钢管套箍混凝土轴压短柱受力机理分析

为了深入研究钢管高强混凝土轴压短柱破坏模式与破坏机理,提出适合钢管高强混凝土轴压短柱极限承载力计算方法,针对圆钢管高强混凝土轴压短柱大都发生剪切破坏这一典型现象,引入莫尔-库仑强度理论,从理论上分析其发生剪切破坏的原因和受力机理,并从剪切破坏的角度提出了钢管高强混凝土轴压短柱承载力计算方法。利用基于圆钢管高强混凝土轴压短柱试验研究和有限元分析回归得到的处于复杂应力场中的钢管纵向应力σv-纵向应变ε关系曲线和钢管横向应力σh-纵向应变ε关系曲线的数学表达式,得到了钢管高强混凝土轴压短柱承载力包络线的简化计算方法,简化计算曲线与试验曲线吻合良好,可用于分析钢管高强混凝土轴压短柱的受剪承载力。

针对钢管混凝土短柱轴压状态,考虑屈服时钢管竖向应力对承载力的贡献,采用厚壁圆筒理论和双剪统一强度理论,对钢管进行极限承载力分析;对混凝土采用drucker-prager屈服理论进行钢管约束下的承载力的计算分析,两者叠加得到钢管混凝土的极限承载力计算公式,并与现有试验数据进行对比,结果吻合良好,为圆钢管混凝土轴压短柱极限承载力的计算提供了一种新的方法.

在统一强度理论的基础上,对配有纵向钢筋和箍筋的圆钢管混凝土短柱轴心受压时的受力性能进行了分析;考虑了钢管和箍筋对混凝土的约束作用,推导出了配筋圆钢管混凝土短柱的轴压承载力计算公式;分析了中间主应力、钢管径厚比和体积配箍率对承载力的影响。将公式的计算结果与文献试验结果进行比较,二者吻合较好。结果表明:统一强度理论对于配筋圆钢管混凝土轴压短柱的理论计算有非常好的适用性,为配筋钢管混凝土柱的分析计算提供了一定的理论依据。

圆钢管混凝土是圆钢管内填充混凝土后形成的一种组合截面构件,在工程结构中已经得到了广泛的应用。本文借助有限元分析软件ansys,考虑两种材料本构关系的非线性建立了组合截面短柱在轴压作用下的非线性有限元模型。并通过数值算例采用剥离分析的方法,得到了轴压作用下处于复杂应力场的极限承载力,以及钢材和核心混凝土轴力分配与纵向应变的关系曲线,与试验结果对比相吻合。

基于双剪统一强度理论,分析了钢管以及处于三向受压的核心混凝土的受力状态,建立了内配双圆钢管的钢骨混凝土短柱的轴压极限承载力计算公式,并对影响因素进行了分析。将公式计算结果与相应文献试验结果对比,吻合良好;同时将该公式应用于工程实例,并将其计算结果、相应文献公式计算结果与有限元模拟结果进行对比后发现该公式计算结果吻合度较好。

轴压圆钢管混凝土柱的极限分析——本文利用侧限混凝土的本枸关系．舛钢管混凝土圆柱在单调轴压荷载作用下进行极限状态分析，并提出了极限承载力和极限变形的计方法。

参照普通混凝土配合比设计方法,按照再生粗骨料掺入量0、25%、50%、75%和100%制作了长径比为4.0、径厚比为20.75的共五组15个试件,进行轴心受压试验,研究不同再生粗骨料取代率对圆钢管再生混凝土短柱承载能力的影响。结果表明:钢管再生混凝土柱的轴压破坏形态与钢管普通混凝土柱相似,钢管再生混凝土柱的实测弹性极限荷载比钢管普通混凝土柱低,且随再生粗骨料取代率的增加而降低,和再生粗骨料取代率成反比关系。在掺入量合适的情况下,圆钢管再生混凝土柱应用实际是可行的。

钢管混凝土短柱在轴心受压下的力学性能作为钢和混凝土组合结构的一个基本力学问题历来受到国内外学者的广泛关注。基于钢管混凝土构件中钢管与核心混凝土相互作用,采用xiao提出的约束混凝土八面棱柱体应力-应变本构模型及相应的破坏和流动准则,结合经典塑性力学中钢材的各向同性线性强化模型,采用增量法对钢管混凝土轴压短柱进行全过程非线性力与变形分析。研究了钢管和混凝土在整个受力过程中的不同状态,考虑了16种钢管和混凝土之间的约束情况,利用visualbasic语言编写计算程序计算输出各分类情况下钢管和混凝土在每一增量步下的应力和应变增值。通过与已有试验数据进行比较验证了所提出方法的有效性。

圆钢管高强混凝土轴压短柱剥离分析——以36根圆钢管混凝土短柱轴压试验为基础，采用混凝土处于三向应力状态，钢材处于平面应力状态的假定，根据测定的逐级荷载下试件中截面处钢管外表面的纵向应变和横向应变，利用数值分析的方法，剥离出钢管和混凝土各自受力情...

在已有恒高温后混凝土单轴受压和钢材单轴拉伸力学性能研究的基础上,建立了恒高温后混凝土轴对称三轴受压应力-应变关系和复杂受力下的钢材多轴应力-应变关系。应用连续介质力学,建立了恒高温后钢管混凝土同时受压的同心圆柱体计算模型,采用弹塑性全过程分析理论,建立了恒高温后钢管混凝土轴压组合弹性模量理论计算公式和组合应力-应变关系全曲线的理论表达式,并编制相应的计算程序对恒高温后钢管混凝土轴压短柱受力性能进行弹塑性全过程分析,计算结果与试验结果吻合较好。

利用perzyna提出的三向应力状态下的弹—黏塑性本构模型,通过引入双剪统一强度理论,对空心圆钢管混凝土轴压短柱的核心混凝土进行了弹—黏塑性承载力分析,提出了空心圆钢管混凝土轴压短柱的极限承载力计算公式,与文献资料的试验结果作了比较,验证了理论公式的正确性。分析了混凝土的黏性、混凝土的拉压强度比以及中间主应力对圆钢管混凝土柱承载力的影响,该结果可为钢管混凝土柱的承载力分析计算提供了一定的理论依据。

为了进一步在实际工程中推广应用橡胶混凝土,进行了六根圆钢管橡胶混凝土柱和三根圆钢管普通混凝土柱的轴压性能试验。分析了混凝土强度、橡胶颗粒掺量对钢管混凝土柱轴压性能的影响,并与普通钢管混凝土柱进行了对比。试验结果表明:随着混凝土强度的增加,钢管橡胶混凝土短柱的承载力不断提高,延性逐渐减小;随着橡胶颗粒掺量的增加,钢管橡胶混凝土短柱的承载力不断提高,延性逐渐提高。

进行了20个圆钢管约束钢筋混凝土短柱的轴压力学性能试验研究,试验中的主要参数为钢管径厚比(50、70和100),混凝土强度(c50和c80)和钢管屈服强度(q235和q345)。试验结果表明:圆钢管约束钢筋混凝土柱中被分隔钢管的高度对构件的轴压承载力和延性无明显影响;随钢管径厚比增大和混凝土强度的提高,构件的延性降低;随钢管屈服强度的提高,构件的轴压承载力提高,但钢管屈服强度对构件的延性无明显影响。对钢管的应力分析结果表明,圆钢管约束钢筋混凝土轴压短柱的峰值荷载点对应于钢管的屈服点。根据试验结果和钢管的应力分析结果建立了圆钢管约束钢筋混凝土短柱的轴压承载力公式,提出了设计建议。

对8个圆钢管橡胶混凝土轴心受压短柱进行试验研究,探讨橡胶粉取代率和橡胶粉粒径对圆钢管橡胶混凝土承载力的影响。采用有关设计规程包括:美国aci(2005)和aisc(2005)、日本aij(2008)、英国bs5400(2005)、欧洲ec4(2004)及中国dl/t5085—1999(1999)、db21/t1746—2009(2009)等对圆钢管橡胶混凝土的承载力进行计算。结果表明:随着橡胶粉取代率的增加和橡胶粉粒径的增大,圆钢管橡胶混凝土的承载力、刚度均有下降的趋势;上述各设计规程均能较好地计算圆钢管橡胶混凝土短柱的承载力,且计算结果偏于安全,其中,dl/t5085—1999与圆钢管橡胶混凝土短柱试验结果最为吻合。

圆钢管混凝土短柱力学性能三维数值模拟分析——用材料破坏过程分析系统rfpa(realisticfailureprocessanalysis)三维数值模拟方法对轴心受压的圆钢管混凝土短柱进行了数值模拟分析，研究了钢管混凝土短柱的力学性能及破坏模式。着重探讨了套箍系数对试件的承载...

http://www.***.*** -1- 轴压圆钢管混凝土柱有限元分析 杨成臣 武汉理工大学土木工程与建筑学院，武汉（430070） e-mail：syncimaster@hotmail.com 摘要：通过优选合理的本构关系和单元属性，对钢管混凝土柱进行了非线性有限元分析。 其中钢管采用理想弹塑性本构关系模型，核心混凝土采用约束混凝土本构关系模型。数值分 析中分析了6个圆钢管混凝土柱在轴向压力作用下的静力性能，分析结果与试验结果吻合较 好，证实了该模型的合理性，可为今后的分析提供一定的参考。 关键词：圆钢管混凝土柱，有限元分析，极限承载力 1.前言 钢管混凝土结构已在现代建筑中得到了广泛的应用，其基本力学性能的研究在国内外均 取得了丰富的成果。在非线性数值分析方面，由于钢管混凝土是一种组合材料，钢管与混凝 土的组合作用，以及混凝土本身的本构关

http://www.***.*** -1- 圆钢管混凝土轴压中长柱承载力研究1 丁发兴*，余志武 (中南大学土木建筑学院，湖南长沙410075) *e-mail:dinfaxin@mail.csu.edu.cn 摘要：本文建立了圆钢管混凝土轴压中长柱承载力实用计算公式。首先应用模型柱法，对 钢管混凝土轴压中长柱荷载-变形曲线进行全过程分析，得到了钢管混凝土轴压中长柱承载 力的数值解法；其次，根据切线模量法推导了钢管混凝土轴压中长柱稳定承载力计算公式， 与模型柱法计算结果相比，模型柱法偏于安全；再次，基于模型柱法，探讨了构件长细比、 混凝土强度等级、含钢率和钢材屈服强度对钢管混凝土轴压中长柱承载力稳定系数的影响， 并在修正切线模量法推导的计算公式的基础上，建立了钢管混凝土轴压中长柱承载力实用计 算公式，得到了国内外216根钢管混凝土轴压中长柱承载力有

在钢管混凝土构件内部配置型钢可显著提高其受力特性。在合理选取材料本构模型的基础上,基于abaqus软件建立了内配型钢圆形钢管混凝土短柱荷载-变形全过程分析的数值模型,并与其他研究者完成的相关试验构件结果进行了对比,总体上数值计算结果和试验结果吻合良好。基于此模型,对其在轴压荷载受力全过程、典型破坏形态以及各部件的荷载分配进行了较全面分析。结果表明:内部型钢的存在可显著提高构件承载力,并有效增强核心混凝土的被动约束效应;型钢截面形式不同,对内部混凝土的约束效果不同,从而引起核心混凝土的应力分布有所不同。本文分析结果可进一步完善内配型钢的圆钢管混凝土构件力学性能的理论研究,也可为相关工程应用提供参考。

列举了国内外规范中圆钢管混凝土短柱轴压承载力的设计公式,分别从适用范围、套箍约束作用和公式的理论基础等角度,分析其差异性,并通过具体试验算例进行对比研究.研究结果表明,不同国家规范中的表达式与关键参数都有明显的差异,且通过比较可知国外规范中的计算结果相比于试验结果都偏于保守,中国的3部规范与其他国家的规范相比试验结果更加吻合.

为了对圆钢管再生混凝土短柱的计算公式进行研究,建立了圆钢管再生混凝土轴压短柱有限元模型,并验证了模型的正确性.使用四种规范对13根圆钢管再生混凝土短柱有限元模型进行了计算分析,结果表明:规范aci(2005)、规范asic(2005)和规范aij(1997)对于圆钢管再生混凝土轴压短柱的计算结果偏安全,但精确度较低；规范(gb50936-2014)的计算结果不仅偏安全,而且计算精确度较高,但此规范未考虑骨料取代率的影响.对规范(gb50936-2014)中的公式进行了修正,提出了修正系数θ,并验证了修正系数的正确性.

表1试验构件尺寸 直径d/mm 201.3 200.9 200.3 199.8 198.9 类型 空钢管 钢管混凝土 构件 hc-200-2.0a hc-200-2.0b c-200-2.0a c-200-2.0b c-200-3.0 长度l/mm 400.0 397.5 401.0 400.0 398.0 厚度t/mm 1.98 2.00 1.99 2.00 2.98 混凝土 concrete 金伟良，张翔，陈驹 （浙江大学建筑工程学院，浙江杭州310058） abstract:aseriesofstubcolumntestswereperformedonthin-walledcircleconcrete-filledtubes.thetestspecimensincludeshollowsteel tubesandc

基于5根圆铜管再生混凝土长柱试验，选取了合理的本构关系，利用大型通用有限元软件abaqus对圆钢管再生混凝土长柱进行了静力加栽，并对比分析了模拟结果与试验结果。在此基础上对圆钢管再生混凝土长柱进行了参数分析，研究了长细比、取代率对圆钢管再生混凝土长柱受力性能的影响。结果表明，构件的承栽力随着长细比的提高而降低，随着取代率的提高呈先提高后降低的趋势。