内圆外方复合钢管混凝土短柱轴压承载力试验研究

配筋钢管混凝土短柱轴心承载力试验研究——通过对配筋钢管混凝土短柱进行轴压试验，对其在轴心荷载作用下的承载力进行了研究，对影响其承载力的各种因素进行了分析，并给出了配筋钢管混凝土的适用条件及设计建议，为其工程应用提供了参考。

通过对配筋钢管混凝土短柱进行轴压试验,对其在轴心荷载作用下的承载力进行了研究,对影响其承载力的各种因素进行了分析,并给出了配筋钢管混凝土的适用条件及设计建议,为其工程应用提供了参考。

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.

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。

钢管混凝土复合柱(简称"复合柱")是以钢管混凝土为柱肢、以钢筋混凝土板为缀板的新型组合柱。复合轴压短柱以缀板压碎为破坏特征,钢管混凝土柱肢没有达到其自身的承载力。因此,在复合短柱的轴压承载力叠加计算时,钢管混凝土柱肢的承载力应进行折减。本文采用有限元分析方法,通过变形协调条件,得到缀板压碎时,钢管混凝土柱肢分担的荷载,将其与其承载力的比值定义为柱肢承载力折减系数。讨论了选取不同理论计算钢管混凝土柱肢承载力时应采用的折减系数值及其受套箍系数影响的规律。分析结果表明,当采用统一理论计算钢管混凝土柱肢承载力时,对应的柱肢承载力折减系数趋于一个定值;而采用极限平衡理论计算时,折减系数随着套箍系数的增大而减小,折减系数与套箍系数之间的关系可通过简单的线性拟合得到。

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。

考虑圆弧形钢管混凝土支架构件的实际工作性能,针对目前较为实用的基于统一理论提出的承载力计算方法进行分析,开展了一组包括空钢管、直钢管混凝土和曲钢管混凝土短柱的轴压和压弯试验,从荷载-变形全过程曲线分析曲钢管混凝土短柱构件与直钢管混凝土短柱构件的区别,并将试验结果与计算结果进行比较分析,得出了一些结论,可供圆弧形钢管混凝土结构设计计算提供参考。

为研究钢管混凝土短柱在压、弯作用下的受剪承载力,设计了26个钢管混凝土短柱试件进行试验研究。通过对试件的破坏形态、剪力-应变曲线、剪力-跨中挠度曲线等试验结果的分析以及与已有钢管混凝土短柱在轴压力作用下的受剪承载力的对比,分析了影响钢管混凝土短柱受剪承载力的各种因素,为研究钢管混凝土短柱在轴压力以及弯矩作用下的受剪性能提供了直接的试验依据。试验结果表明,试件(剪跨比λ<0.5)的破坏均为剪切型破坏,但延性较好,有较大的变形能力。钢管混凝土短柱的受剪承载力与轴压比、剪跨比、初始弯矩有关,初始弯矩的存在对试件的受剪承载力有一定程度的削弱。基于受剪承载力机理的分析及试验的实测数据,建立了钢管混凝土短柱在压、弯作用下的受剪承载力计算公式,公式计算值与试验值符合较好,且计算结果偏于安全。

为了研究具有内钢管和型钢增强的复合钢管混凝土柱的承载力,将钢管混凝土统一理论推广应用于复合钢管混凝土柱轴压强度计算中,在分析了复合钢管混凝土柱轴压受力机理的基础上,综合考虑不同内外钢材的截面形式,提出了组合等效套箍系数,应用于复合钢管混凝土柱的轴压强度计算,并将计算结果与文献的试验数据进行了对比。结果表明:可以用统一理论计算复合钢管混凝土柱的轴压承载力;该方法具有形式统一、计算简便、计算精度高的优点。

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。

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。

目的方钢管混凝土短柱轴心受压承载力存在尺寸效应,为了提高大尺寸方钢管混凝土轴心受压承载力设计计算的准确性,研究了考虑尺寸效应的方钢管混凝土短柱轴压承载力计算方法.方法笔者介绍了日本aij规范、美国aisc-lrfd规程、欧洲ec4规范和我国韩林海等提出的方钢管混凝土短柱轴压承载力计算公式,并用这些公式对收集的大量实验结果进行了计算分析,然后在已有的计算公式基础上引入尺寸效应模型,采用修正后的计算公式进行计算并与未修正的计算结果进行比较.结果现有的方钢管混凝土短柱轴压承载力计算公式的计算结果存在明显的尺寸效应,而在这些计算公式中引入尺寸效应模型进行修正后,计算结果的尺寸效应得到了明显改善.结论笔者探讨的4种计算公式都存在随着构件尺寸增大计算结果比实验值偏大的趋势,即计算公式无法准确反映构件轴压承载力存在的尺寸效应;通过引入混凝土材料的尺寸效应模型,对方钢管混凝土轴压承载力计算公式进行修正,可以有效减小方钢管混凝土轴压承载力的尺寸效应影响,从而为方钢管混凝土轴心受压承载力设计计算提供参考.

对于特定的pbl加劲型方钢管混凝土轴压短柱,考虑混凝土榫形成的剪力键提供的有效作用,对pbl加劲肋进行受力分析。引入混凝土有效约束系数,采用统一强度理论,考虑中间主应力和材料拉压比的影响,推导了pbl加劲型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。将计算结果与文献试验结果进行对比,吻合较好,验证了所给公式的正确性。研究结果表明,pbl加劲型方钢管混凝土短柱的轴压承载力随双剪统一强度理论参数b、混凝土内摩擦角、加劲肋的宽度和厚度的增大而提高。所得结果可以为pbl加劲型方钢管混凝土短柱轴压承载力的研究提供参考。

cfrp-钢管混凝土轴压短柱承载力分析 笫23卷第1期vo1.23no.1 2006年1月jan.2006 工程 eng眦ering 力学 mechanics149 文章编号:1000.4750(2006)01.0149.05 cfrp一钢管混凝土轴压短柱承载力分析 顾威,赵颖华,尚东伟2 (1.大连海事大学交通工程与物流学院,大连116026:2.沈阳市建筑研究院,沈阳 110016) 摘要:对cfrp.钢管混凝土轴压短柱这种新型构件的受力性能进行了理论分析,提 出了此类构件承载力计算的 基本假定;采用极限平衡法,推导出钢管屈服时构件承载力和碳纤维片拉断时构件 极限承载力的解析计算式;对 8根cfrp-钢管混凝土轴压短柱和4根钢管混凝土柱的极限承载力进行试验研究, 并将解析分析结果与实验数据 比较,证明了提出的解析计算式的正确性

在4种无初应力的哑铃型钢管混凝土柱极限承载力计算方法的基础上,引入考虑初应力影响的折减系数,得到了考虑初应力影响的哑铃型钢管混凝土短柱轴压极限承载力的计算公式;通过合理地考虑中间主应力和材料拉压比对哑铃型钢管混凝土短柱轴压极限承载力的影响,提出了一种新的基于双剪统一强度理论的计算方法。将各种计算方法的计算值与试验值进行比较,验证了本文计算公式的合理性,并分析了各种方法的基本特点,可供工程应用参考。

对曲钢管混凝土柱与直钢管混凝土短柱应力-应变关系进行了分析,对钢管混凝土构件承载力计算公式进行了试验验证,试验得到的荷载-变形曲线与典型的荷载-变形曲线相吻合;并用钢管混凝土承载力公式对曲钢管混凝土短柱进行了承载力计算,发现其结果是偏于安全的。

型钢_钢管混凝土短柱轴压承载力可靠度分析

为检验型钢-钢管混凝土短柱轴压承载力计算公式的可靠性,根据gb50068—2001《建筑结构可靠度设计统一标准》,采用monte-carlo模拟法对组合柱轴压承载力计算公式进行可靠度分析,研究了可变荷载类型、荷载效应比、混凝土强度等级、套箍系数及配骨指标对组合柱轴压承载力可靠度指标的影响。分析结果表明:在所研究的参数范围内,型钢-钢管混凝土短柱轴压承载力可靠度指标随可变荷载组合类型的变化而变化,随混凝土强度等级的提高和钢管壁厚的减小而增大,配骨指标对组合柱轴压承载力可靠度指标的影响不明显,随荷载效应比的增大可靠度指标呈先增加后降低的趋势;除个别公式外,各计算公式基本满足统一标准对延性构件可靠度指标的要求。

异形钢管混凝土短柱轴压承载力的计算分析

提出一种矩形钢管混凝土短柱轴压承载力计算的新方法。与已有的计算方法不同之处在于,所提出的方法考虑了矩形钢管截面长边、短边对核心混凝土约束作用大小不同的特点,应用基于混凝土真三轴受力试验的破坏准则确定管内核心混凝土的峰值强度;同时,考虑矩形钢管截面长边、短边的竖向强度的差异,分别计算矩形钢管长、短边的竖向强度。应用新方法对56根矩形钢管混凝土柱试件的轴压承载力进行计算,计算结果与试验结果比较表明,两者吻合良好。

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.