方钢管混凝土柱轴心受压承载力的神经网络方法研究

方钢管混凝土轴心受压柱的钢管和混凝土材料的受力状态复杂,各种因素对极限承载力的影响难以独立地精确描述.神经网络通过自学习、自组织、自适应和非线性映射,可找到输入、输出变量之间的关系,因此适用于极限承载力的预测.以现有的方钢管混凝土柱轴心受压试验数据为样本,训练了一个三层的bp网络模型,建立了预测轴心受压方钢管混凝土柱极限承载力的神经网络模型.对8组实验数据进行预测的结果表明:预测值与试验值吻合良好,精度较高,该方法可作为实际结构设计的一种辅助手段.

研究了双钢管混凝土柱耐火承载力以及火灾后的剩余承载力。通过选取合适的钢材与混凝土热工性能模型,在有限元程序中模拟了iso-834标准火灾升温曲线下双钢管混凝土柱的截面升温过程,得出了截面温度场分布以及不同部位的升温过程曲线。在此基础上结合钢管、混凝土高温下以及高温后的应力-应变本构模型分别对高温下与高温后轴心受压双钢管混凝土短柱进行了受力全过程数值分析,得到了高温下(后)轴心受压双钢管混凝土短柱的受力特点。

应用第四强度理论和三向应力状态下的混凝土破坏准则推导出了约束钢管混凝土柱轴心受压的极限承载力计算公式,并分析了工作机理。算例表明,在钢管混凝土柱的外围设置横向约束件可以提高钢管混凝土柱的承载力。推导出的计算公式为约束钢管混凝土柱的设计提供了理论依据。

方钢管混凝土柱轴压力学性能的试验研究——介绍了包括空钢管柱、混凝土钢管柱、配筋混凝土钢管柱及钢筋混凝土柱在内共36个试件的轴心受压试验情况．讨论了钢管的宽厚比、混凝土强度、配筋率等参数对极限承载力和延性等力学性能的影响．对混凝土填充钢管柱和钢筋...

方钢管混凝土柱的设计方法研究现状——随着高强高性能混凝土的不断发展，钢与混凝十的组合结构得到了大量应用。作为重载柱设计的一种新模式，方钢管一混凝土柱也得到了较为广泛的研究，本文从理论分析和试验研究两个方面总结了国内外的研究现状。

本文采用有限元分析软件abaqus建立了9根方钢管混凝土柱的有限元分析模型,对模型在轴压力作用下的承载力进行了数值模拟,考虑了影响试件轴压承载力的主要因素,包括:轴压比、钢板强度和混凝土强度。研究结果表明:随着混凝土强度的增加,试件屈服荷载和峰值承载力均有明显提高；但随着轴压比的增加,承载力反而会降低；随着钢板强度等级的增加,屈服荷载几乎保持不变。因此提高方钢管混凝土柱承载力最有效的办法是提高混凝土强度等级。

带肋方钢管混凝土柱偏心受压试验研究——以长细比和偏心率为主要变化参数，设计了6根带肋和6根无肋方钢管混凝土试件，对其进行了偏心受压的试验研究。试验结果表明，所有试件都最终由于失稳而破坏；试件长细比和偏心率越大，其刚度和极限荷载越小，偏心率对极限...

以长细比和偏心率为主要变化参数,设计了6根带肋和6根无肋方钢管混凝土试件,对其进行了偏心受压的试验研究。试验结果表明,所有试件都最终由于失稳而破坏;试件长细比和偏心率越大,其刚度和极限荷载越小,偏心率对极限荷载的影响更为显著;试件偏心率越大,后期延性越好;加载初期试件中截面变形符合平截面假设;设置加劲肋能有效延缓管壁局部屈曲的发展,能提高试件的极限荷载和后期延性。

针对方钢管混凝土偏心受压柱钢管和混凝土材料受力状态复杂,各种因素对极限承载力的影响难以独立精确描述的问题,通过神经网络自学习、自组织、自适应和非线性映射,可找到输入、输出变量之间的关系,建立了预测钢管混凝土极限承载力的神经网络模型.以现有的方钢管偏心受压柱试验数据为样本,训练了一个四层bp网络模型,用模型计算了偏心受压方钢管混凝土柱的极限承载力.对6组实验数据进行了预测,结果表明,预测值与试验值吻合良好,精度较高.该方法可作为实际结构设计的一种辅助手段,对钢管混凝土偏心短柱进行承载力计算.

基于隔板贯通节点在地震作用下的破坏调查结果,提出了一种改善钢梁翼缘与隔板连接处受力性能的新型节点——倒角放坡型隔板贯通节点。对7个十字形节点试件进行了静力拉伸试验,研究了隔板贯通式连接中方钢管混凝土柱与钢梁受拉翼缘的连接性能,分析了钢梁翼缘与隔板连接构造以及浇注孔直径、隔板厚度、钢管的宽厚比等参数对节点局部受拉承载力的影响,并将试验得到的承载力与规程公式计算结果进行了比较。研究结果表明:倒角放坡型隔板贯通节点具有较好的承载力和延性;影响节点承载力的主要因素是隔板的厚度、浇注孔径和钢管的宽厚比,在钢管中填充混凝土有利于提高节点的屈服承载力和刚度;对于填充混凝土的试件,采用公式计算节点承载力偏于保守。

为研究方钢管混凝土柱与钢梁受拉翼缘连接的结构性能,对新型节点-外肋环板节点梁翼缘受拉模型的传力机理进行了分析,提出了基于屈服线理论的节点承载力计算公式。采用正交试验法设计了10个节点模型试件并进行静力拉伸试验,研究了方钢管混凝土柱与钢梁翼缘连接的结构性能,介绍了各试件的破坏过程及特征,并对节点承载力实测值和理论计算值进行了比较分析。研究结果表明,外肋环板节点梁翼缘受拉模型具有较高的承载力和良好的延性,影响节点承载力的主要因素是竖向肋板的截面尺寸,水平环板的宽度对节点的承载力影响不大,但在钢管中填充混凝土有利于提高节点的屈服承载力和刚度,理论分析提出的计算公式较好的预测了节点模型的屈服承载力。

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。

轴压比对方钢管混凝土柱受力性能的影响——以base试件为基础设计了3个具有不同轴压比的zy试件并进行了非线性有限元分析，研究表明柱轴压比不能太大，把柱的轴压比控制在0．5以内为佳，在方钢管的底部和底角部存在应力集中现象，对方钢管的底部应加大刚度，柱底...

本文在方钢管混凝土柱压弯试验的基础上,探讨了轴压比影响柱延性的原因,并推导了试验轴压比与设计轴压比的换算关系公式。最后根据换算关系公式和试验数据,以层间弹塑性位移角作为延性控制指标,提出了方钢管混凝土框架柱的轴压比限值,以供设计参考。

根据界限破坏状态力的平衡条件,推导了方钢管混凝土轴压比限值理论计算公式,并提出了简化的实用计算公式。

根据试验和理论研究成果,对方钢管混凝土柱穿心高强螺栓-端板节点核心区的受力机理进行了分析,建立了节点核心区的受力模型和屈服机制,推导了节点核心区的抗剪承载力计算公式。公式不仅考虑了螺栓和柱轴力对节点核心区实际受力状态的影响,而且考虑了钢管对混凝土的约束作用。用推导的公式计算了3个方钢管混凝土柱穿心高强螺栓-端板节点试验模型节点区的抗剪承载力,计算结果与试验结果吻合较好。

用试验与数值计算方法研究了普通方钢管混凝土柱的轴压承载能力。设计了2种复合截面方钢管混凝土短柱,与普通方钢管混凝土短柱做了对比轴压试验。试验结果表明,在受压柱变形的过程中,加劲肋有效地抵抗了管壁的屈曲,加肋复合方钢管混凝土柱的轴压承载力有明显提高。用数值方法对加肋复合方钢管混凝土柱的轴力应变全过程进行了计算。计算结果和试验结果吻合较好。提出了轴压承载力的简化计算方法。加劲肋是提高方钢管混凝土柱承载力的有效途径。

钢骨-方钢管混凝土柱是一种组合柱设计模式,采用切线模量理论对该组合柱轴向受压稳定承载力进行分析.以核芯混凝土、方钢管和钢骨的应力-应变模型为基础,通过纵向变形协调和内外力平衡条件建立组合柱切线模量临界载荷的计算方法.由于核芯混凝土的应力-应变模型包含了方钢管的约束作用,因此该方法体现了组合柱中钢与混凝土之间的相互影响.7组轴心受压钢骨-方钢管混凝土长柱和41组方钢管混凝土长柱的试验结果表明,该方法可对轴压组合柱的稳定承载力给出良好预测.

在反复荷载作用下,由于累积损伤方钢管混凝土柱的承载力会显著退化。本文采用6种不同加载路径模拟地震作用,考察了初始位移大小、位移幅值增量、单侧或双侧反复加载等不同加载路径对方钢管混凝土柱承载力退化的影响。分析结果表明:随着加载初始位移增加、加载幅值增量减小,方钢管混凝土承载力退化显著增加;双侧加载较单侧加载承载力降低更显著;使用位移延性系数无法有效评价加载路径对构件承载力退化的影响;累积延性系数及有效累积耗能体现了累积滞回耗能对构件承载力退化的影响,但不能考虑位移幅值大小对承载力退化的影响。

方钢管混凝土轴压短柱承载力影响因素分析——在确定钢材的本构关系和核心混凝土的本构关系的基础上，采用大型通用有限元分析程序abaqus建立了轴压荷载下方钢管混凝土柱的三维非线性有限元分析模型，分析了构件的荷载一变形关系；通过算例分析了钢材强度、混凝土...

在确定钢材的本构关系和核心混凝土的本构关系的基础上,采用大型通用有限元分析程序abaqus建立了轴压荷载下方钢管混凝土柱的三维非线性有限元分析模型,分析了构件的荷载-变形关系;通过算例分析了钢材强度、混凝土强度、宽厚比和套箍系数对方钢管混凝土轴压短柱荷载-变形关系曲线的影响。分析结果表明:混凝土强度等级对构件的荷载-变形曲线的形状影响不大,但随着混凝土强度的提高,构件的承载力有所提高;随着钢材强度的提高,构件承载力也提高。但承载力提高的百分率随着钢材强度的提高而降低。随着宽厚比的减小,构件的承载力提高;套箍系数对构件的承载力有着较大的影响,改变套箍系数会影响构件的荷载-变形关系曲线的形状。

为研究钢管混凝土短柱轴心受压承载力与钢管的作用,通过理论分析,建立了钢管约束承载力提高系数λ与套箍指标、钢管纵向应力和环向应力的关系。通过对124根轴心受压钢管混凝土短柱试验结果的分析,建立了λ与套箍指标和钢管屈服强度的关系式,提出了引入λ的钢管混凝土短柱轴心受压承载力计算公式。公式反映了钢管的直接承载作用和约束作用的大小,计算结果与试验结果符合良好。