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单角钢连接节点板受压性能试验研究与承载力计算方法

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建筑结构学报 2009年第4期30卷 61-68页

作者：程睿黄宗明孙必祥崔佳重庆大学土木工程学院重庆400045 机械工业第三设计研究院重庆400039

输电工程中输电塔架节点通常采用节点板连接的方式,单角钢杆件受轴向压力作用时,节点板处于偏心受力状态,常规的节点板受压承载力计算方法都是基于双角钢连接轴心受压得到的,与输电塔架节点板的受力存在明显差别。通过对2个输电塔架典... 详细信息

输电工程中输电塔架节点通常采用节点板连接的方式,单角钢杆件受轴向压力作用时,节点板处于偏心受力状态,常规的节点板受压承载力计算方法都是基于双角钢连接轴心受压得到的,与输电塔架节点板的受力存在明显差别。通过对2个输电塔架典型节点进行足尺试验和有限元分析,考察了单角钢连接节点板的受压性能和破坏模式,并利用多参数有限元分析结果,研究了用于单角钢连接节点板受压承载力的计算方法。试验研究表明,单角钢连接节点板受压时出现明显的板面外失稳,且节点板的变形呈现出弯曲伴随扭转的形式。通过对比分析表明,有限元分析结果与试验结果吻合较好。基于柱模型和板模型提出了单角钢连接节点板受压承载力的计算方法,分析表明,两种模型都能较好地预估单角钢连接节点板的受压承载力。

关键词：输电塔单角钢连接节点板静力试验有限元分析破坏模式受压性能承载力计算方法

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型钢混凝土异型边节点承载力计算方法分析

工业建筑 2011年第S1期41卷 297-301页

作者：张磊杨晓丽中铁隧道集团杭州分公司杭州310030 核工业第五研究设计院郑州450051

通过SRC异型边节点的低周反复加载试验,描述了该类节点的破坏过程:初裂、通裂、极限和破坏;通过该类节点的有限元非线性分析,研究其破坏形态。通过试验和有限元结果的综合分析,归纳出该类节点的破坏形态,并根据不同的破坏形态,提出SRC... 详细信息

通过SRC异型边节点的低周反复加载试验,描述了该类节点的破坏过程:初裂、通裂、极限和破坏;通过该类节点的有限元非线性分析,研究其破坏形态。通过试验和有限元结果的综合分析,归纳出该类节点的破坏形态,并根据不同的破坏形态,提出SRC异型边节点相应的承载力计算方法,以期为该类边节点的实际设计提供参考。

关键词： SRC异型边节点 ABAQUS非线性有限元分析破坏形态承载力计算方法

型钢混凝土偏心受压构件正截面受压承载力计算方法及试验验证

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建筑结构 2019年第19期49卷 136-140,82页

作者：孙慧中沈文都陈才华施昌中国建筑科学研究院北京100013 中国电子工程设计院北京100142

型钢混凝土偏心受压构件是组合结构中的主要结构构件,其正截面受压承载力的计算方法在各国组合结构规范中都有规定。主要介绍在试验研究基础上,以平截面假定为基础建立的型钢混凝土偏心受压构件正截面承载力的计算方法,以及承载力计算... 详细信息

型钢混凝土偏心受压构件是组合结构中的主要结构构件,其正截面受压承载力的计算方法在各国组合结构规范中都有规定。主要介绍在试验研究基础上,以平截面假定为基础建立的型钢混凝土偏心受压构件正截面承载力的计算方法,以及承载力计算值与试验实测值的比较,二者吻合良好。此计算方法已列入《型钢混凝土组合结构技术规程》(JGJ 138-2001)、《组合结构设计规范》(JGJ 138-2016)。

关键词：型钢混凝土偏心受压构件平截面假定承载力计算方法

新型外箍式节点受力性能及承载力计算方法研究

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新型外箍式节点受力性能及承载力计算方法研究

作者：豆桐西安理工大学

学位级别：硕士

对既有RC框架结构上部进行钢结构加层,是一种避免拆除重建,同时增加建筑使用面积、改善建筑使用功能的有效途径。但钢结构加层混合结构存在上下刚度、阻尼差异大,易产生鞭梢效应,连接节点施工复杂等问题。鉴于此,课题组提出一种具有良... 详细信息

对既有RC框架结构上部进行钢结构加层,是一种避免拆除重建,同时增加建筑使用面积、改善建筑使用功能的有效途径。但钢结构加层混合结构存在上下刚度、阻尼差异大,易产生鞭梢效应,连接节点施工复杂等问题。鉴于此,课题组提出一种具有良好抗震性能,且便于空间施工作业的新型外箍式节点。为了促进其在工程中的推广应用,论文在前期试验研究的基础上,对新型外箍式节点受力性能进行变参数研究,明确相关参数对节点受力性能的影响规律,继而就节点的承载力计算方法及恢复力模型进行深入研究。具体研究内容和成果如下:(1)使用ABAQUS有限元软件建立文献[23]中新型外箍式节点试验试件的计算模型,在对拟静力实验进行模拟的基础上,深入分析新型节点的受力性能,并与已有试验结果进行对比,验证有限元建模方法的正确性。(2)分别研究轴压比、梁纵筋配筋率、梁柱线刚度比、建筑服役时间、外箍钢板伸长比对新型外箍式节点受力性能的影响规律。结果表明:轴压比在0.16～0.32之间增加时,既可小幅提高节点承载力,又能增强节点的竖向刚度;梁柱线刚度比在0.54～0.68范围内增加时,材料性能充分发挥,节点承载力和初始刚度明显提升;增大混凝土梁受拉纵筋配筋率和外箍钢板伸长比可显著提高节点承载能力,但且在超过一定范围后,节点钢柱底端全截面进入屈服,不利于结构抗震,因此建议梁纵筋配筋率控制在0.79%～1.40%之间,外箍钢板伸长比控制在0～0.8之间;随建筑服役时间增长,节点受力性能劣化程度逐年以更大梯度递减,综合考虑安全性与经济性,采用新型外箍式节点进行加层改造的既有建筑,服役时间不宜超过32年。(3)新型外箍式节点的抗剪承载力和抗弯承载力计算方法研究。首先推导新型外箍式节点抗剪承载力方法,然后在变参数分析的基础上,回归拟合轴压比、梁纵筋配筋率、梁柱线刚度比、建筑服役时间、外箍钢板伸长比与节点承载力之间的关系曲线,进而整合得到考虑多参数影响的新型外箍式节点抗剪承载力和抗弯承载力计算公式。(4)建立新型外箍式节点的恢复力模型。将有限元模型滞回曲线数据进行无量纲化处理,在此基础上通过数值拟合的方法建立节点的骨架曲线模型以及刚度退化规律,最后对滞回规则进行描述建立新型外箍式节点的三折线恢复力模型。

关键词：新型外箍式节点有限元分析受力性能承载力计算方法恢复力模型

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露出式刚接节点承载力计算方法研究

露出式刚接节点承载力计算方法研究

作者：孙家妮西安理工大学

学位级别：硕士

既有建筑的钢结构加层改造能够引导城乡建设向绿色低碳转型,优化建筑用能结构,符合我国“双碳”总体目标与可持续发展的要求。但加层混合结构存在上下质量、刚度突变的问题,容易形成鞭梢效应,因此连接上下结构的增层混合节点就显得尤为... 详细信息

既有建筑的钢结构加层改造能够引导城乡建设向绿色低碳转型,优化建筑用能结构,符合我国“双碳”总体目标与可持续发展的要求。但加层混合结构存在上下质量、刚度突变的问题,容易形成鞭梢效应,因此连接上下结构的增层混合节点就显得尤为重要。以混合结构中广泛应用的露出式刚接节点作为研究对象,进行相关参数对节点受力性能的影响研究,明确各参数对于节点承载力的影响规律,并且考虑下部既有建筑服役时间引起的结构性能退化,就节点的承载力计算方法及恢复力模型展开深入研究,具体的研究内容与成果包括:(1)采用ABAQUS有限元软件建立露出式刚接节点的数值计算模型,将计算结果与文献[70]中试验数据进行验证对比分析,表明有限元建模方法正确可行,具备足够的精度,可用于后续研究。(2)相关参数对于露出式刚接节点受力性能的影响研究。改变轴压比、梁纵筋配筋率、梁配箍率、混凝土强度等级、梁柱线刚度比以及建筑服役时间,建立多组变参数分析模型,深入探究各参数变化对于节点受力性能的影响规律。根据研究结果提出以下设计建议:轴压比的取值范围控制在0.16～0.32,既可保证上下部结构之间可靠连接,又可提升节点的极限承载力;梁纵筋配筋率取值范围在0.79%～1.40%,能够充分发挥混凝土梁的抗弯性能,同时节点极限荷载也有了显著的提升;梁配箍率的变化对于节点承载能力的影响程度较小,因此满足规范构造要求即可;混凝土强度等级取值在C30～C45时,节点的极限承载力和破坏荷载均得到提升,同时保持较好的塑性变形能力;结合梁柱线刚度比提高对于承载力的贡献程度,建议梁柱线刚度比取值不宜大于0.570;建筑服役时间引起的材料性能退化主要体现在混凝土碳化和钢筋锈蚀不断发展的动态变化之中,综合考虑各项研究结果,当采用露出式刚接节点进行钢结构加层改造时,建议对服役时间超过32年的既有建筑整体性能评估应考虑结构材料性能退化的影响。(3)节点抗弯承载力、抗剪承载力计算方法研究。选取变参数研究分析中对于节点承载力影响较大的轴压比、梁纵筋配筋率、混凝土强度、梁柱线刚度比及既有建筑服役时间这五个参数,对于有限元数值模拟进行研究分析,总结不同参数对于节点承载力的影响规律,并通过回归拟合的方法分别求得各参数与节点抗弯承载力、抗剪承载力之间的关系式,并整合得出承载力多参数计算公式。将曲线拟合与有限元的计算结果进行直观的对比,拟合相关度较好,表明所建立的露出式刚接节点计算方法具有较好的适用性和精确度,可为后续研究提供一定参考。(4)建立基于建筑服役时间的节点恢复力模型。根据有限元数值分析得到的相关数据,在一定的加卸载规则前提下,采用数值拟合的方法构建无量纲化的骨架曲线模型以及节点刚度退化规律,就此建立露出式刚接节点考虑建筑服役时间的三折线恢复力模型。

关键词：露出式刚接节点有限元分析建筑服役时间承载力计算方法恢复力模型

带脱空缺陷椭圆钢管混凝土短柱轴压性能及承载力计算方法研究

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带脱空缺陷椭圆钢管混凝土短柱轴压性能及承载力计算方法研究

作者：李景哲合肥工业大学

学位级别：硕士

椭圆截面钢管混凝土构件兼备圆形截面良好的套箍约束作用和矩形截面灵活的主次轴刚度分布等特征优势,其光滑的流线外形也可避免构件在尖角处的应力集中现象、降低其在风场和水流中的流阻系数,近年来被广泛应用于机场航站楼、大型桥墩、... 详细信息

椭圆截面钢管混凝土构件兼备圆形截面良好的套箍约束作用和矩形截面灵活的主次轴刚度分布等特征优势,其光滑的流线外形也可避免构件在尖角处的应力集中现象、降低其在风场和水流中的流阻系数,近年来被广泛应用于机场航站楼、大型桥墩、火车站等大型民生工程中。然而统计发现,目前我国处于正常服役阶段的钢管约束混凝土构件多数存在核心混凝土脱空缺陷问题,究其原因主要是由于不规范的施工工艺、不合理的原材料性能或过于严苛的服役环境等因素。现有研究表明脱空缺陷会削弱圆钢管与其核心混凝土的组合作用,从而使结构存在安全隐患。鉴于椭圆钢管混凝土构件良好的应用前景以及脱空缺陷存在的客观性,开展带脱空缺陷椭圆钢管混凝土构件的性能研究是十分必要的。本文针对带两种不同脱空缺陷类型的椭圆钢管混凝土短柱进行了轴压性能试验、仿真模拟分析及计算方法推导,具体研究内容如下:(1)进行了12根带球冠形脱空缺陷椭圆钢管混凝土短柱的轴压性能试验。分别探究了钢管强度、混凝土强度和脱空率等关键参数对试件破坏模式、极限承载力、初始刚度及延性等基本力学性能的影响规律。引入脱空特征系数GFI揭示了球冠形脱空缺陷对试件承载力的影响机理。(2)基于已有的椭圆截面混凝土约束本构,引入与球冠形脱空率相关的套箍作用折减系数,提出了适用于带球冠形脱空缺陷椭圆截面混凝土的约束应力-应变本构关系,并以此建立了考虑椭圆截面特征和球冠形脱空缺陷影响的轴压下椭圆钢管混凝土短柱的有限元分析模型,通过试验数据验证了其准确性;分别研究了钢管强度、混凝土强度、径厚比、脱空率和长短轴比等5个参数对在长轴和短轴方向带球冠形脱空缺陷椭圆钢管混凝土短柱轴压性能的影响规律;进一步探究了球冠形脱空缺陷对各部件受荷全过程的应力分布特征和钢混界面的接触应力发展规律的影响。结果表明,球冠形脱空缺陷的存在会削弱钢管混凝土短柱的承载力和初始刚度,脱空区钢管和混凝土应力分布以及接触压力发展亦会受到显著影响。(3)进行了12根带环向脱空缺陷椭圆钢管混凝土短柱的轴压性能试验。分别研究了钢管强度、混凝土强度和脱空率等关键参数对试件破坏模式、极限承载力、初始刚度及延性等基本力学性能的影响规律。引入脱空特征系数GFI揭示了脱空缺陷对试件承载力的影响机理。(4)根据带环向脱空缺陷圆钢管混凝土试件的研究成果,提出了适用于带环向脱空缺陷的核心混凝土的本构关系模型,以此建立了考虑椭圆截面特征和环向脱空缺陷影响的轴压下椭圆钢管混凝土短柱的有限元分析模型,并基于试验验证了其准确性;系统地研究了钢管强度、混凝土强度、径厚比、脱空率和长短轴比等5个材料及几何参数对带环向脱空缺陷椭圆钢管混凝土短柱轴压性能的影响规律;进一步探究了环向脱空缺陷对各部件受荷全过程的应力分布特征和钢混界面的接触应力发展规律的影响。结果表明,环向脱空缺陷的存在会延迟并削弱钢混界面的接触作用,导致带环向脱空缺陷椭圆钢管混凝土短柱的轴压承载力、初始刚度及延性等性能的显著降低。(5)基于统一强度理论和叠加原理,分别提出了带两种不同类型脱空缺陷椭圆钢管混凝土短柱的轴压承载力计算公式,并通过相关试验数据和有限元分析结果进行了准确性验证,结果表明,本文提出的承载力计算公式对于带两种脱空缺陷钢管混凝土短柱构件的轴压承载力具有较好的适用性。

关键词：椭圆钢管混凝土柱脱空缺陷轴压试验受力机理承载力计算方法

砂土中倾斜条形锚板拉拔承载特性与承载力计算方法研究

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砂土中倾斜条形锚板拉拔承载特性与承载力计算方法研究

作者：孟建伟湖南科技大学

学位级别：硕士

锚板具有承载能力强、施工简便、经济性好等优点,被广泛应用于信号通讯塔、边坡抗滑加固、高耸构筑物等抗拔基础工程实践中。通常将长宽比L/B＞5的锚板视作条形锚板,在平面应变条件下工作。很多锚板的设计理论都是从条形锚板入手,得出... 详细信息

锚板具有承载能力强、施工简便、经济性好等优点,被广泛应用于信号通讯塔、边坡抗滑加固、高耸构筑物等抗拔基础工程实践中。通常将长宽比L/B＞5的锚板视作条形锚板,在平面应变条件下工作。很多锚板的设计理论都是从条形锚板入手,得出抗拔承载力计算公式,再引进形状系数,将条形锚板的计算公式推广到矩形锚板、圆形锚板等情况。当前国内外研究中,水平锚板研究占多数,竖向锚板研究相对较少,倾斜锚板研究则很少见。不同学者对承载特性受埋置倾角和埋深影响尚未形成统一认识,承载机理的揭示还不充分,导致现有研究还不足以对倾斜锚板的工程应用提供充分的理论依据。因此,研究倾斜锚板拉拔承载机理,建立相应的承载力计算方法显得格外重要。本文采用自制可视化拉拔试验装置进行室内模型试验,对条形锚板开展5个埋置角度、7个埋深,共计35种试验工况下的拉拔试验。根据荷载-位移曲线分析埋置深度、倾角对锚板极限拉拔承载力的影响规律。结果表明:极限拉拔承载力随埋深的增大而增大,增长速率则逐渐减小,理论上埋深趋于无穷大时,极限拉拔承载力趋近一个渐进值。同一埋深下,极限拉拔承载力随埋置角度增大而增大,水平板的承载力最小,竖向板的承载力最大。利用数字照相测量系统工具Photo Infor和Post Viewer软件对试验中获取的数字图像进行处理,获得锚周土体的位移场与剪应变场,分析极限拉拔时锚周土体破坏滑动面形态。剪应变云图显示,水平锚板的滑动面可由某个椭圆的部分周线刻画,随着埋深比增大,滑动面朝锚板所在位置收缩,曲线对应椭圆的长、短轴逐渐减小。同一埋深下倾斜锚板的滑动面在拉拔方向的一侧由直线段和对应水平锚板等大的椭圆部分周线组合而成,直线段一般为锚板一侧端点与椭圆上一点的连线,另一侧由对应水平锚板滑动面的椭圆部分周线刻画。基于上述滑动面变化规律,选取椭圆函数作为滑动面的基本形态函数,通过长轴、短轴之比的变化来反映滑动面随埋深比的收缩规律。锚板所在位置对应椭圆上的一条弦,并通过后者所在位置的变化来描述前者角度设置的改变。进一步结合锚板长度、地面与椭圆的相交关系,分四类、共计23种工况建立了可涵盖任意埋深和倾角设置下滑动面特征的倾斜条形锚板拉拔承载统一力学模型,滑动面由部分椭圆圆周和其内部的斜直线组成。在此基础上,以滑动面、地面和锚板所围成区域为隔离体进行极限平衡分析,推导建立倾斜锚板极限拉拔承载力计算方法。和既有试验和计算方法的对比分析表明,本文计算方法具有一定的适用性。

关键词：倾斜条形锚板可视化模型试验数字照相测量技术滑动面承载力计算方法

CFRP网格-聚合物水泥砂浆（PCM）加固RC梁抗剪机理及承载力计算方法研究

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CFRP网格-聚合物水泥砂浆（PCM）加固RC梁抗剪机理及承载力计算方...

作者：王征鹏长安大学

学位级别：硕士

CFRP（Carbon Fiber Reinforced Polymer）网格作为一种性能优异的新型混凝土结构加固材料,相较于传统的CFRP材料具有轻质高强、耐腐蚀、耐久性能优异、施工便捷和纵横向网格双向受力等优点。CFRP网格-聚合物水泥砂浆（Polymer Cement M... 详细信息

CFRP（Carbon Fiber Reinforced Polymer）网格作为一种性能优异的新型混凝土结构加固材料,相较于传统的CFRP材料具有轻质高强、耐腐蚀、耐久性能优异、施工便捷和纵横向网格双向受力等优点。CFRP网格-聚合物水泥砂浆（Polymer Cement Mortar,PCM）加固混凝土结构是将CFRP网格采用高压喷射的PCM固定在混凝土结构表面,实现CFRP网格-PCM加固层与混凝土结构共同受力的一种加固方法。采用CFRP网格-PCM抗剪加固RC梁被证实是一种优于传统RC梁抗剪加固的方法,具有广阔的应用前景。为了能够最大限度地发挥CFRP网格的材料性能优势,达到最佳的加固效果,关键在于阐明CFRP网格-PCM抗剪加固RC梁中各组分材料的受剪作用机理。鉴于此,本文以四点加载CFRP网格-PCM抗剪加固RC梁为研究对象,在已完成的CFRP网格-PCM抗剪加固RC梁的试验研究基础上结合有限元分析方法,以揭示CFRP网格-PCM抗剪加固RC梁的受剪机理和建立CFRP网格-PCM抗剪加固RC梁的承载力计算方法为研究目的,从CFRP网格-PCM抗剪加固RC梁受力性能的试验研究、基于有限元模拟的受力性能影响因素分析、CFRP网格与钢筋协同工作性能和相互作用分析、受剪分析模型研究、FRP网格的有效应变确定以及承载力计算方法建立等方面展开了一系列研究。主要研究工作包括:（1）基于四点加载试验研究了CFRP网格-PCM抗剪加固RC梁的受力性能。将箍筋、纵向钢筋和CFRP网格-PCM加固层的配置模式作为变化参数对三根试验RC梁进行了四点加载,分析了纵向钢筋、箍筋和CFRP网格筋的受力性能,初步探讨了CFRP网格在CFRP网格-PCM抗剪加固RC梁中的受力行为以及CFRP网格与钢筋之间的协同工作性能。研究结果表明,纵横向CFRP网格筋的作用机理分别类似纵向钢筋和箍筋,由于格点的抵抗作用导致CFRP网格筋上应力分布不均匀,横向CFRP网格筋在受拉区和受压区承受相反方向的PCM侧向挤压作用,受力状态复杂;CFRP网格和钢筋之间存在协同工作问题。（2）采用ABAQUS/Standard软件模拟分析了CFRP网格-PCM抗剪加固RC梁的受力性能。首先,基于前期已完成的CFRP网格-PCM抗剪加固RC梁的四点加载试验,建立了有限元模型并通过试验结果与有限元模拟结果的对比分析验证了模型的准确性;然后,对23根CFRP网格-PCM抗剪加固RC梁进行了有限元模拟,研究了CFRP网格间距、横截面积、力学性能、剪跨比、混凝土强度、PCM强度和厚度以及配箍率对CFRP网格-PCM抗剪加固RC梁受力性能的影响;最后,系统分析了CFRP网格与钢筋之间的协同工作性能和二者之间的相互作用。研究结果表明,有限元模型有较高的准确性,能够被使用来预测CFRP网格-PCM抗剪加固RC梁的受力性能,CFRP网格与钢筋之间具有良好的协同工作性能,二者在受力过程中存在着相互作用,导致CFRP网格-PCM抗剪加固RC梁的受剪机理更加复杂。（3）建立了CFRP网格-PCM抗剪加固RC梁的受剪机理模型和承载力计算方法。首先,对12个CFRP网格-PCM抗剪加固RC梁和3个未加固RC梁进行了有限元模拟,综合分析了考虑纵向CFRP网格筋以及CFRP网格与钢筋协同工作时二者的相互作用对CFRP网格-PCM抗剪加固RC梁受剪机理产生的影响;然后,基于对CFRP网格-PCM抗剪加固RC梁受力性能影响最为显著的参数（CFRP网格的配筋率和弹性模量、混凝土强度以及剪跨比）进行回归分析,获得了横向CFRP网格的有效应变,且对比分析了纵横向CFRP网格筋的有效应变关系;最后,在前述研究的基础上建立了CFRP网格-PCM抗剪加固RC梁的承载力计算方法并通过与既有方法的比较分析验证了本文提出的方法的适用性和准确性。研究结果表明,纵向CFRP网格筋的影响不能忽略,横向CFRP网格筋分担了约16%的箍筋应变,基于改进的桁架-拱模型和网格有效应变理论提出的CFRP网格-PCM抗剪加固RC梁承载力计算方法相较于既有方法具有更高的准确性和适用性。

关键词： CFRP网格-PCM抗剪加固RC梁抗剪机理承载力计算方法受力性能有限元分析

635MPa级高强热轧钢筋约束高强混凝土短柱受压性能与承载力计算方法研究

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635MPa级高强热轧钢筋约束高强混凝土短柱受压性能与承载力计算方...

作者：崔玉博合肥工业大学

学位级别：硕士

随着世界铁矿石资源日益紧张,推动和发展高强钢筋在房建和基础设施中应用和推广对提高钢铁资源利用效率,节约国家资源储备,提高社会经济效益,降低建设成本具有重大战略意义。“十三五”期间,我国高强钢筋的研究和应用得到重视,HRB600级... 详细信息

随着世界铁矿石资源日益紧张,推动和发展高强钢筋在房建和基础设施中应用和推广对提高钢铁资源利用效率,节约国家资源储备,提高社会经济效益,降低建设成本具有重大战略意义。“十三五”期间,我国高强钢筋的研究和应用得到重视,HRB600级高强钢筋已经纳入国家规范GB∕T 1499.2中,但是与欧美等发达国家相比,我国高强钢筋应用仍总体呈现出占比小、强度低的问题,仍缺乏系统试验研究资料,因此《混凝土结构设计规范》中尚缺乏基本规定。日前我国600MPa级以上钢筋大多为热处理或冷轧工艺制备而成,其力学性能在实际工程应用上存在较大局限性。本文研究的635MPa级热轧高强钢筋是一种通过热轧工艺微合金化的新型高强金属材料,其强度和延性比热处理或冷加工高强钢筋更高且成本低,相具有显著优势,对其进行系统研究对建筑业推动新型建材,实现建筑节能环保具有重要意义。部分研究结果表明635MPa级热轧高强钢筋在低强度混凝土中力学强度不能充分发挥。因此,为了解635MPa级热轧高强钢筋在混凝土柱中的具体力学性能,加速其在实际工程中的推广和应用,本文对配置635MPa级热轧高强钢筋约束高强混凝土短柱在轴压与偏压下的受力性能进行相关的试验研究以及相关计算方法研究,具体研究内容以及成果如下:(1)本文开展了11根配置635MPa级热轧高强钢筋约束高强混凝土短柱的轴压性能试验。结果显示,配置635MPa级热轧高强钢筋约束高强混凝土轴压短柱的破坏模式与普通钢筋混凝土轴压短柱类似。构件的峰值荷载随混凝土强度等级、箍筋强度、箍筋体积配箍率提高而增加;提高箍筋强度与配箍率可有效改善轴压短柱的延性。为充分发挥新型635MPa级热轧高强钢筋的强度,宜匹配强度等级在C60以上的混凝土。(2)本文开展了14根配置635MPa级热轧高强钢筋约束高强混凝土短柱的偏压试验。结果显示,配置635MPa级热轧高强钢筋约束高强混凝土偏压短柱的破坏模式与普通钢筋混凝土偏压短柱类似,无论大小偏压,其最终破坏形态均为受压侧混凝土压溃。偏压侧受力纵筋在构件达到峰值荷载时强度基本都得到了充分的发挥。截面应变分析表明,平截面假定依然适用于配置新型635MPa级热轧高强钢筋约束高强混凝土偏压短柱。结合国内规范公式的比对分析表明,试件的偏压承载能力相对采用《混凝土结构设计规范》提供的短柱偏压承载力公式得到的计算值有足够的安全储备。(3)基于轴压试验,采用ABAQUS有限元数值模拟的方法建立了配置635MPa级热轧高强钢筋约束高强混凝土轴压短柱的分析模型,并验证了其准确性。系统地开展了混凝土强度等级、纵筋配筋率、体积配箍率、高宽比等参数对其受力性能影响的研究。最终,基于混凝土设计规范以及试验与模拟数据的统计回归分析,提出了适用于评估配置635MPa级热轧高强钢筋约束高强混凝土轴压短柱承载力的计算方法。(4)基于偏压试验,采用ABAQUS有限元数值模拟的方法建立了配置新型635MPa级热轧高强钢筋约束高强混凝土偏心受压短柱的分析模型,并验证了其准确性。系统地开展了偏心率、高强混凝土强度等级、高强纵筋配筋率、高强箍筋体积配箍率等参数对其受力和变形性能影响的研究。最终,基于偏压试验和模拟数据的统计回归分析,提出了适用于评估配置新型635MPa级热轧高强钢筋约束高强混凝土短柱的偏压承载力计算方法。

关键词： 635MPa级热轧高强钢筋高强混凝土受压试验有限元分析承载力计算方法