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高强钢筋混凝土柱小偏心受压性能试验研究

工程力学 2024年第3期41卷 82-90页

作者：马立成史庆轩王朋王秋维西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055 西安建筑科技大学结构工程与抗震教育部重点实验室陕西西安710055

为研究高强钢筋混凝土柱小偏心受压性能,进一步推进高强钢筋在混凝土结构中的应用,针对HTRB630级高强钢筋,考虑配筋率、配箍率、箍筋间距和荷载偏心距等因素的影响,通过6根高强钢筋混凝土方形截面柱的小偏心受压试验,研究了该类构件的... 详细信息

为研究高强钢筋混凝土柱小偏心受压性能,进一步推进高强钢筋在混凝土结构中的应用,针对HTRB630级高强钢筋,考虑配筋率、配箍率、箍筋间距和荷载偏心距等因素的影响,通过6根高强钢筋混凝土方形截面柱的小偏心受压试验,研究了该类构件的破坏过程、破坏形态和变形能力,评估了钢筋的应力及其强度发挥水平。结果表明:受压区HTRB630级钢筋能够达到屈服强度,且塑性变形能够充分发挥;提高配箍率,可提高试件小偏心受压承载力;当配箍率超过1.50%时,对试件承载力提高不多,但在一定程度上能够改善试件的变形能力。考虑箍筋对混凝土的约束作用,参照中国现行规范的计算方法,给出了高强钢筋混凝土柱压弯承载力的计算方法,计算结果与试验值相比吻合较好,可为该类构件的正截面设计和规范修订时提供参考。

关键词： HTRB630级钢筋高强钢筋混凝土柱单调荷载试验偏压性能设计方法

螺旋筋约束增强钢-混凝土组合方柱偏压性能及承载力计算

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工程力学 2023年第1期40卷 212-228页

作者：周济陈宗平周春恒经承贵广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 南宁学院土木与建筑工程学院广西南宁530200 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室广西南宁530004 宁波大学土木与环境工程学院浙江宁波315211 广西科技大学土木建筑工程学院广西柳州545006

为研究复合约束效应对螺旋筋约束增强钢-混凝土组合方柱偏压性能的影响,设计并完成了30个螺旋筋约束增强钢-混凝土组合方柱(15个角钢试件、15个钢管试件)的偏心受压试验,观察了试件的破坏过程及模式,获取了荷载-跨中挠度曲线和荷载-应... 详细信息

为研究复合约束效应对螺旋筋约束增强钢-混凝土组合方柱偏压性能的影响,设计并完成了30个螺旋筋约束增强钢-混凝土组合方柱(15个角钢试件、15个钢管试件)的偏心受压试验,观察了试件的破坏过程及模式,获取了荷载-跨中挠度曲线和荷载-应变曲线,对比分析了各变化参数对试件偏压性能指标的影响,并讨论了复合约束下2类组合柱的刚度退化规律。结果表明:组合柱偏压破坏模式分为大、小偏压破坏;内置螺旋筋可显著提升钢-混凝土柱的偏压承载力和变形性能,抗弯刚度也有所改善,但过密布置螺旋筋将导致组合柱的承载力和抗弯刚度提升程度下降;增大螺旋筋径宽比和角钢/钢管纵向配钢率能显著增大组合柱的承载力和抗弯刚度,但纵向配钢率对变形性能的影响远小于螺旋筋配箍率;螺旋筋间距减小及径宽比增大可减缓组合柱的刚度退化速率;此外,复合约束效应对角钢混凝土柱偏压性能的改善显著优于钢管混凝土柱;基于压溃理论推导的组合柱偏压承载力解析公式的计算结果与试验结果吻合较好。

关键词：钢-混凝土组合方柱螺旋筋偏压性能抗弯刚度承载力计算

不同加载角度下多室T形截面钢管混凝土柱偏压性能研究

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建筑结构学报 2022年第12期43卷 145-156页

作者：郑永乾梁王赓林益豪福建工程学院福建省土木工程新技术与信息化重点实验室福建福州350118

多室T形钢管混凝土柱作为建筑结构的边柱,会受到不同角度荷载的作用。为研究不同加载角度下多室T形截面钢管混凝土柱的受力性能,进行了7个多室T形截面钢管混凝土柱试件和1个无肋对比试件的偏压性能试验研究,试验主要参数包括加载角度(4... 详细信息

多室T形钢管混凝土柱作为建筑结构的边柱,会受到不同角度荷载的作用。为研究不同加载角度下多室T形截面钢管混凝土柱的受力性能,进行了7个多室T形截面钢管混凝土柱试件和1个无肋对比试件的偏压性能试验研究,试验主要参数包括加载角度(45°、90°、135°和180°)、荷载偏心率(0、0.25和0.5)和长细比(31.5和41.9)。结果表明:采用多室截面能够有效延缓T形截面钢管混凝土柱的局部屈曲,承载力比无肋试件提高10.8%;加载角度135°对应的承载力最大,180°对应的承载力最小,最大相差17.3%;随着荷载偏心率或构件长细比的增加,柱峰值荷载下降,峰值荷载对应的柱中挠度增加。采用有限元软件建立了不同加载角度下多室T形截面钢管混凝土柱偏压的有限元模型,有限元计算结果与试验结果吻合良好。在参数分析基础上,获得了不同加载角度下多室T形截面钢管混凝土柱稳定系数和相对轴力-弯矩相关曲线简化计算方法,简化计算结果得到了试验结果的验证。

关键词： T形截面钢管混凝土柱多室截面加载角度偏压性能稳定系数轴力-弯矩相关曲线

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高强方钢管高强混凝土长柱偏压性能

建筑钢结构进展 2022年第6期24卷 40-53,108页

作者：李帼昌陈博文杨志坚邱增美李晓刘润泽沈阳建筑大学土木工程学院沈阳110168

为研究高强方钢管高强混凝土偏压长柱力学性能,基于已有的偏压试验研究,进一步分析了偏压柱破坏形态、荷载-挠度曲线、弯矩-曲率曲线和应变发展规律,探讨了偏心率与长细比对构件塑性发展等力学性能的影响。结合ABAQUS数值模拟研究了不... 详细信息

为研究高强方钢管高强混凝土偏压长柱力学性能,基于已有的偏压试验研究,进一步分析了偏压柱破坏形态、荷载-挠度曲线、弯矩-曲率曲线和应变发展规律,探讨了偏心率与长细比对构件塑性发展等力学性能的影响。结合ABAQUS数值模拟研究了不同偏心率的偏压柱工作机理,并由此进一步分析了材料性能参数与构件几何参数对偏压柱的受力性能影响。基于试验与数值模拟,采用《钢管混凝土结构技术规范》(GB 50936—2014)和人工神经网络模型对68个试件的极限荷载P_(u)及其弯矩M_(p)值进行预测。结果表明,《钢管混凝土结构技术规范》(GB 50936—2014)计算的P_(u)值平均比试验与模拟值高2.3%,而计算的M_(p)值则偏于保守且平均偏低13.8%。神经网络模型对P_(u)及M_(p)值的预测结果均与试验和模拟结果吻合较好,验证了神经网络模型的有效性;且该模型可准确预测未知试验结果条件下的试件P_(u)及M_(p)值。

关键词：高强方钢管高强混凝土偏压性能神经网络工作机理

内置型钢方形不锈钢管超高性能混凝土柱偏压性能

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建筑钢结构进展 2023年第11期25卷 1-11页

作者：何嘉威张虎张继承杜国锋长江大学城市建设学院湖北荆州434023

为研究内置型钢的方形不锈钢管超高性能混凝土柱的偏压性能,考虑长径比、宽厚比、偏心率、型钢含钢率和加载方向(强弱轴加载)等因素的影响,设计了18根试件进行偏心受压试验研究。观察试件在偏心受压状态下的破坏过程及破坏形态,并通过荷... 详细信息

为研究内置型钢的方形不锈钢管超高性能混凝土柱的偏压性能,考虑长径比、宽厚比、偏心率、型钢含钢率和加载方向(强弱轴加载)等因素的影响,设计了18根试件进行偏心受压试验研究。观察试件在偏心受压状态下的破坏过程及破坏形态,并通过荷载-跨中侧向挠度关系曲线及侧向挠度曲线,分析各因素对试件偏压性能的影响。结果表明:试件的破坏形态表现为短柱的强度破坏和中长柱的非弹性失稳破坏,且伴有局部鼓曲现象产生;试件的极限承载力随着长径比、宽厚比、偏心率的增加而减小,随着型钢含钢率的增加而增大;与绕弱轴方向加载的试件相比,绕强轴方向加载的试件具有更高的极限承载力。利用ABAQUS软件建立了偏压试件的有限元模型,基于试验结果对有限元模型的可靠性进行了验证,有限元计算结果与试验结果吻合良好,有利于进一步分析组合柱的工作性能。基于已有的相关研究成果提出了内置型钢方形不锈钢管超高性能混凝土柱的偏压极限承载力简化计算公式,为工程设计及相关规范的制定提供了一定的参考。

关键词：内置型钢钢管混凝土柱超高性能混凝土极限承载力偏压性能

不同加载角度下多室T形钢管混凝土柱偏压性能研究

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建筑结构学报 2022年

作者：郑永乾梁王赓林益豪福建工程学院福建省土木工程新技术与信息化重点实验室

多室T形钢管混凝土柱作为建筑结构的边柱，经常会受到来自不同加载角度荷载的作用。为研究不同加载角度下多室T形钢管混凝土的力学性能，进行了7个多室T形钢管混凝土试件和1个无肋对比试件的偏压性能试验研究，试验主要参数是加载角度... 详细信息

多室T形钢管混凝土柱作为建筑结构的边柱，经常会受到来自不同加载角度荷载的作用。为研究不同加载角度下多室T形钢管混凝土的力学性能，进行了7个多室T形钢管混凝土试件和1个无肋对比试件的偏压性能试验研究，试验主要参数是加载角度（45、90°、135和180°）、荷载偏心率（0、0.25和0.5）和长细比（31.5和41.9）。结果表明，采用多室截面能够有效延缓T形钢管混凝土柱的局部屈曲，极限承载力比无肋试件提高10.8%，加载角度135对应的极限承载力最大，180的极限承载力最小，最大偏差可达17.3%；随着荷载偏心率或构件长细比的增加，构件峰值荷载下降，峰值荷载对应的柱中挠度增加。采用有限元软件建立了不同加载角度下多室T形钢管混凝土柱偏压的非线性模型，有限元计算结果与试验结果吻合良好。在参数分析基础上，获得了不同加载角度下多室T形钢管混凝土构件稳定系数和相对轴力-弯矩相关曲线实用设计方法，简化计算结果得到试验结果的验证。

关键词： T形钢管混凝土多室截面加载角度偏压性能稳定系数相关曲线

钢管混凝土加固锈蚀损伤柱偏压性能数值计算分析

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武汉大学学报（工学版） 2023年第2期56卷 188-196页

作者：蒋燕鞠梁鸿骏李旺鹏武汉大学土木建筑工程学院湖北武汉430072

采用电化学加速锈蚀方法获取20个不同锈蚀损伤柱,并利用钢管混凝土加固法对其中13个锈蚀损伤柱进行加固。通过偏心受压试验,获得了锈蚀柱和加固柱的破坏形态、承载力和荷载-挠度变形曲线。在试验研究基础上,建立了钢管混凝土加固锈蚀钢... 详细信息

采用电化学加速锈蚀方法获取20个不同锈蚀损伤柱,并利用钢管混凝土加固法对其中13个锈蚀损伤柱进行加固。通过偏心受压试验,获得了锈蚀柱和加固柱的破坏形态、承载力和荷载-挠度变形曲线。在试验研究基础上,建立了钢管混凝土加固锈蚀钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)柱偏压性能有限元模型,并将有限元计算结果与试验结果进行了对比分析。结果表明,所建的有限元模型能够准确模拟出加固柱的破坏形态,加固柱承载力试验值与计算值之比的均值为0.956、标准差为0.031、变异系数为0.032,所建有限元模型可以较为准确地计算钢管混凝土加固锈蚀RC柱的偏压性能。利用该模型对加载过程中加固柱各部分的应力分布、发展情况、偏心距的影响以及钢管对受压弯曲内侧和外侧混凝土的约束作用进行了详细分析,进一步揭示了加固柱的受力机理。

关键词：加固钢管混凝土锈蚀损伤柱偏压性能数值分析

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脱空对钢管混凝土短柱偏压性能的影响研究

世界桥梁 2022年第3期50卷 94-100页

作者：李万鹏王康宁湖北交投京珠高速公路运营管理有限公司湖北武汉430056 桥梁结构健康与安全国家重点实验室湖北武汉430034 中铁大桥科学研究院有限公司湖北武汉430034

为研究脱空对钢管混凝土拱肋偏压性能的影响,以某上承式钢管混凝土拱桥钢管混凝土拱肋脱空检测结果为依托,采用Abaqus有限元软件建立模型,分析不同脱空率下圆钢管混凝土偏心受压短柱的破坏模式、累积塑性应变、钢管环向应力、极限承载力... 详细信息

为研究脱空对钢管混凝土拱肋偏压性能的影响,以某上承式钢管混凝土拱桥钢管混凝土拱肋脱空检测结果为依托,采用Abaqus有限元软件建立模型,分析不同脱空率下圆钢管混凝土偏心受压短柱的破坏模式、累积塑性应变、钢管环向应力、极限承载力等,并提出在钢管内侧焊接PBL加劲肋的构造优化方案以降低脱空影响。结果表明:核心混凝土脱空导致钢管中部出现大面积凹曲,凹曲程度和累积塑性应变随脱空率的增大而增大;在轴向平均应变小于800με时,钢管对混凝土基本无约束力,后期随着脱空高度增加套箍效应逐渐减弱;极限承载力随脱空率的增大而降低,降低幅度逐渐减缓;PBL加劲肋可改善脱空构件的破坏模式,在增加一定含钢率的情况下,显著提高极限承载力,降低脱空带来的影响。

关键词：钢管混凝土拱桥钢管混凝土脱空偏压性能累积塑性应变钢管环向应力极限承载力有限元法

GFRP约束玄武岩纤维钢筋混凝土柱偏压性能数值分析

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混凝土 2022年第10期 16-22页

作者：姜景山黄鑫王志华张超韦有信赵延喜金华南京工程学院建筑工程学院江苏南京211167 南京吉欧地下空间科技有限公司江苏南京211816 河海大学岩土工程科学研究所江苏南京210098

使用有限元软件ABAQUS建立了玻璃纤维增强复合材料(Glass fiber reinforce polymer,简称GFRP)约束玄武岩纤维钢筋混凝土柱的偏心受压数值分析模型,借助其二次开发功能,编写了Python脚本,建立了玄武岩纤维在核心混凝土内部空间的随机分... 详细信息

使用有限元软件ABAQUS建立了玻璃纤维增强复合材料(Glass fiber reinforce polymer,简称GFRP)约束玄武岩纤维钢筋混凝土柱的偏心受压数值分析模型,借助其二次开发功能,编写了Python脚本,建立了玄武岩纤维在核心混凝土内部空间的随机分布模型。使用已有文献的13个试件试验数据验证了模型的合理性与正确性,结果表明:该模型可以有效模拟玄武岩纤维随机分布对试件偏压承载力的影响,同时可以有效反映试件偏压下的受力情况,得到的试件极限承载力、荷载-应变曲线和荷载-跨中挠度曲线与试验结果吻合良好。在此基础上对玄武岩纤维体积率、偏心距和长细比对组合柱偏压性能的影响进行分析,结果表明:随偏心距或长细比的增大,试件偏压刚度和极限承载力均逐渐减小,玄武岩纤维的掺入可以有效限制核心混凝土裂缝的拓展,增大试件破坏时的侧向挠度,但过高的玄武岩纤维含量会导致组合柱极限承载力的小幅下降。

关键词：玻璃纤维复合材料玄武岩纤维钢筋混凝土偏压性能数值分析极限承载力挠度