变电构架受损伤圆钢管杆件轴压极限承载力分析

为了研究钢管活性粉末混凝土(钢管rpc)柱轴心受压力学特性,采用全截面受压方法进行了圆钢管rpc短柱轴心受压试验,测试了其在荷载作用下的变形、应变情况.试验结果表明,在荷载达到极限承载力时,钢管prc短柱的变形主要处于弹性阶段,当承载力下降到极限承载力的80%～90%后趋于平缓,在总结相关试验资料的基础上,参照cecs104:99中钢管高强混凝土极限承载力公式,提出了钢管rpc短柱的极限承载力计算经验公式.为了便于工程应用,把公式中的混凝土强度及其对应的系数α进行了扩展,采用扩展后的系数α对试验数据重新进行了计算,计算结果与试验数据符合良好,能满足工程应用.

本文建立了合理的有限元模型,对腹杆截面不对称圆钢管搭接节点进行材料和几何非线性计算,得出的极限承载力具有相当的准确度。由分析可知,把直径较大和壁厚较厚的腹杆作为贯通腹杆节点,其极限承载力较高且构造较为合理。当搭接腹杆直径变小、壁厚变薄后,cw和tw型搭接节点极限承载力均相对对称节点下降。通过对公式的计算结果与钢管节点数据库中腹杆不对称圆钢管搭接节点试验结果进行比较可知,计算公式可以准确地预测腹杆截面不对称搭接k型节点极限承载力。

对支管受轴向压力作用的垫板加强y型圆钢管节点进行了非线性有限元分析,研究了几何参数对加强型节点受压极限承载力的影响。分析表明,设置适当尺寸的垫板能够增强y型圆钢管相贯节点承受荷载和抵抗变形的能力。用多元线性回归法求出垫板加强y型圆钢管节点受压极限承载力提高系数φp的回归方程,从而提出了垫板加强y型圆钢管节点受压极限承载力的建议公式。

在统一强度理论的基础上,对圆钢管约束型钢混凝土短柱的轴心受力性能进行理论分析;采用厚壁圆筒统一强度理论计算钢管对核心型钢混凝土的约束应力,推导出圆钢管约束型钢混凝土短柱的轴压承载力公式;并对影响因素进行分析。将公式的计算结果与文献试验结果进行比较,结果吻合较好,说明统一强度理论对于圆钢管约束型钢混凝土轴压短柱的理论计算有很好的适用性,可为圆钢管约束型钢混凝土柱的分析计算提供一定的理论依据。

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。

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。

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。

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。

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

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.

腹杆与弦杆倾角不相等圆钢管搭接节极限承载力计算公式适应性研究——建立合理的有限元模型，应用有限元法对腹杆与弦杆倾角不相等圆钢管搭接节点进行非线性计算，得出的承载力具有相当的准确度．与弦杆倾角较大腹杆作为搭接腹杆的节点极限承载力较高．由研究分析...

建立合理的有限元模型,应用有限元法对腹杆与弦杆倾角不相等圆钢管搭接节点进行非线性计算,得出的承载力具有相当的准确度.与弦杆倾角较大腹杆作为搭接腹杆的节点极限承载力较高.由研究分析可知当贯通腹杆与弦杆夹角减小后,节点搭接率降低,但不论cw还是tw型搭接节点极限承载力均相对对称节点有所提高.由公式的计算结果与数据库中n型搭接节点试验结果进行比较可知计算公式可以准确的预测腹杆与弦杆倾角不相同搭接k型节点极限承载力.

基于双剪统一强度理论,充分考虑了中间主应力,即钢管和核心混凝土之间的相互作用力(紧箍力)的影响,推导出了钢管混凝土轴心受压短柱的承载力公式。该公式不仅考虑了紧箍力对混凝土的约束作用,而且考虑了紧箍力对钢管的环向张拉作用,并对其侧压系数和材料强度参数的取值做了分析探讨,最后将计算结果与文献资料的试验数据进行了对比。结果表明:双剪统一强度理论对钢管混凝土构件的研究有很好的适用性;考虑紧箍力对钢管承载力的影响是非常有必要的;该研究为钢管混凝土结构的优化设计提供了可靠的理论依据。

圆钢管混凝土轴心受压承载力计算研究——简要介绍了美国的aci(1999)和aisc-lrfd(1999)、日本的aij和欧洲的ec4,我国的cecs28:90(1992)和dl/t5085-1999(1999)规程在计算圆钢管混凝土轴心受压承载力计算方法和特点,并选用几组常见构件用各类方法进行计算...

以圆钢管节点试件的试验数据为基础,通过非线性有限元计算可知两腹杆的极限承载力具有焊缝有限元计算值略微大于无焊缝有限元计算值,且具有焊缝模型有限元极限变形计算值小于相应无焊缝模型有限元极限变形有限元计算值.以节点处增加一圈壳体单元,并取此壳体单元厚度为弦杆壁厚的一半的方法,建立壳体焊缝有限元模型.实体和壳体有限元参数分析结果均表明:焊缝模型的建立均使得圆钢管节点刚度增加,导致节点极限承载力提高.具有焊缝的壳体有限元模型计算结果与试验相比仍然有较大误差,而实体有限元与试验结果比较接近.

介绍了方形、圆形钢管混凝土极限承载力的理论计算方法,极限承载力理论计算结果与试验实测结果对比较为吻合,为圆形、方形钢管混凝土极限承载力的设计提供一定的理论依据。

采用统一强度理论,对方钢管混凝土短柱的核心混凝土有效约束区和非有效约束区进行受力分析,通过方钢管的宽厚比对方钢管与核心混凝土间的约束效应进行控制,提出了方钢管混凝土短柱轴压极限承载力的计算公式,并对其影响因素进行了分析。然后将其推广到不同截面形式的钢管混凝土短柱轴压极限承载力的计算中,将计算值与试验值进行对比,验证了公式的合理性。该研究为钢管混凝土短柱承载力的研究提供了一定的理论依据。

针对钢管混凝土的缺陷,出现了自应力钢管混凝土,自应力对在钢管混凝土中有重大作用,将对其极限承载力产生很大影响。通过分析自应力钢管混凝土破坏机理,在普通钢管混凝土受压构件极限承载力计算公式的基础上,推导自应力钢管混凝土受压构件极限承载力计算公式,并分析自应力值大小对极限承载力的影响。

对三种曲线预测模型进行介绍,建立求解模型。依据天津地区phc管桩静载荷试验数据,利用grg优化程序求解模型参数,计算phc管桩竖向极限承载力预测值。通过对三种曲线模型的预测精度进行对比分析,证明usher曲线模型预测结果更为安全、可靠。

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。

介绍了计算圆钢管混凝土短柱轴压承载力的8种国内外规程,依据各规程计算公式,对21根圆钢管混凝土短柱试件的轴压承载力进行理论计算,并将理论计算结果与试验结果进行对比分析。结果表明:虽然各规程在计算公式的表达上各不相同,但所考虑的因素基本一致,其计算结果大多偏于保守。并对基于统一理论的我国规程和基于叠加理论的国外规程的计算值与试验值进行了对比,《钢管混凝土结构技术规程》(dbj13-51—2003)偏差程度最小,计算结果相对较为准确。

对于圆钢管构件,由于空心薄壁的特点,管件在径向的刚度通常要远远小于其轴向刚度。焊接相贯圆钢管节点中,支管主要承受轴向荷载,从而导致主管要承受径向作用力。此外,节点部位由于曲率不连续而带来很大的应力集中现象。这些原因造成管节点最常见的破坏方式是主管表面靠近焊接部位的局部屈曲或屈服破坏。为了提高管节点的承载能力,通过在主管表面焊接环口板的方式来提高主管在节点部位的径向刚度,进而提高管节点的静力强度。通过对3个t型圆钢管节点试件以及3个采用环口板加固的t型圆钢管节点试件在轴压作用下静力承载力的试验测试,验证了环口板对提高管节点静力强度的效果。试验测试结果表明:由于环口板增加了主管在焊接部位的刚度,从而改变了管节点的破坏方式,将未加固节点在焊缝周围的破坏转移到环口板周围的破坏,可以有效地提高管节点的承载能力。