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方钢管混凝土中钢管的套箍作用及其壁板之间的焊缝

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钢结构（中英文） 2024年第1期39卷 68-70页

作者：童根树浙江大学高性能结构研究所杭州310058

介绍了方钢管混凝土轴压杆受力过程中的围压分布和壁板弯矩及其极限状态的塑性铰线,计算了平均围压,按照圆钢管混凝土极限状态产生相同围压的要求围压计算了对应的径厚比,得到了方钢管的套箍效应等效系数,并将其与试验结果进行对比,提... 详细信息

介绍了方钢管混凝土轴压杆受力过程中的围压分布和壁板弯矩及其极限状态的塑性铰线,计算了平均围压,按照圆钢管混凝土极限状态产生相同围压的要求围压计算了对应的径厚比,得到了方钢管的套箍效应等效系数,并将其与试验结果进行对比,提出的公式能够反映试验结果的平均值。同时对壁板之间何时必须采用全熔透焊缝也给出了说明。

关键词：方钢管混凝土套箍效应混凝土强度轴压杆

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高强方钢管超高性能混凝土短柱轴压性能研究

中国公路学报 2024年

作者：赖志超董翠芬林玉煌王莹陈宝春李文勃福州大学土木工程学院上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司

高强方钢管超高性能混凝土构件在大跨桥梁、超高层建筑等有着广泛的应用前景。为研究高强方钢管超高性能混凝土短柱的轴压力学性能，本文进行了16个方钢管混凝土短柱轴压试验，研究了混凝土抗压强度、钢管屈服强度、截面宽厚比等参数对... 详细信息

高强方钢管超高性能混凝土构件在大跨桥梁、超高层建筑等有着广泛的应用前景。为研究高强方钢管超高性能混凝土短柱的轴压力学性能，本文进行了16个方钢管混凝土短柱轴压试验，研究了混凝土抗压强度、钢管屈服强度、截面宽厚比等参数对轴压性能的影响。通过ABAQUS有限元软件对试件进行非线性有限元分析和参数分析，分析了高强方钢管超高性能混凝土轴压短柱的受力机理。研究表明：高强方钢管超高性能混凝土短柱有良好的轴压性能；提高混凝土抗压强度可显著提升轴压承载力和刚度，且对延性影响不大；提高钢材屈服强度可提升承载力，但对轴压刚度和延性的影响较小；减小截面宽厚比提升了轴压承载力、刚度和延性，也延缓了局部屈曲和剪切破坏。最后，将已有实验统计数据和本文试验结果与我国规范GB 50936-2014、欧洲规范EC4 (2004)和美国规范AISC 360-22中相关公式的计算结果进行对比，对比发现GB 50936-2014对高强方钢管超高性能混凝土短柱轴压承载力的预测偏差较大，欧洲规范EC4 (2004)的预测不够安全，且无法考虑钢管局部失稳的影响；美国规范AISC 360-22的计算结果与实验结果较为接近，且考虑了钢管局部失稳的影响。

关键词：桥梁工程方钢管混凝土轴压试验超高性能混凝土

局部环向变厚度方钢管混凝土柱偏压力学性能研究

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湖南大学学报（自然科学版） 2024年第5期51卷 1-11页

作者：张望喜廖宏臻解圆聪张倚天张瑾熠易伟建湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 工程结构损伤诊断湖南省重点实验室(湖南大学) 湖南长沙410082 湖南建设投资集团有限责任公司湖南长沙410004

针对海洋环境中飞溅区造成的钢管混凝土柱局部环向腐蚀现象,采用机械削减方式模拟钢管壁厚局部环向腐蚀,进行了7个方钢管混凝土柱偏压试验,揭示了削弱率和偏心率对其偏压承载力的影响,并通过数值模拟对削弱率进行拓展分析.提出了基于削... 详细信息

针对海洋环境中飞溅区造成的钢管混凝土柱局部环向腐蚀现象,采用机械削减方式模拟钢管壁厚局部环向腐蚀,进行了7个方钢管混凝土柱偏压试验,揭示了削弱率和偏心率对其偏压承载力的影响,并通过数值模拟对削弱率进行拓展分析.提出了基于削弱率的偏压承载力降低系数,代入中、美规范进行偏压承载力计算.结果表明:钢管的局部环向变厚度严重削弱了方钢管混凝土柱的偏压承载力和侧向挠曲能力;较大的加载偏心率也降低了其偏压承载力,但增大了其侧向挠曲能力.引入偏压承载力降低系数后,根据中、美规范计算得到的偏压承载力与试验值均吻合较好;相比于我国规范,美国规范在计算偏压承载力时相对更加保守.

关键词：方钢管混凝土变厚度偏压构件有限元模拟承载力计算修正

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方钢管煤矸石混凝土短柱轴压承载力有限元分析

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沈阳建筑大学学报（自然科学版） 2024年第2期40卷 284-292页

作者：张玉琢姬婷婷刘进隆黄怡萌路林翰沈阳建筑大学管理学院辽宁沈阳110168 东南大学土木工程学院江苏南京211189

目的研究各设计参数在不同煤矸石粗骨料取代率下对方钢管煤矸石混凝土短柱轴压承载力的影响规律,提出轴压承载力计算式。方法利用ABAQUS有限元分析软件建立方钢管煤矸石混凝土短柱轴压有限元模型,并与试验结果对比,验证模型的准确性;... 详细信息

目的研究各设计参数在不同煤矸石粗骨料取代率下对方钢管煤矸石混凝土短柱轴压承载力的影响规律,提出轴压承载力计算式。方法利用ABAQUS有限元分析软件建立方钢管煤矸石混凝土短柱轴压有限元模型,并与试验结果对比,验证模型的准确性;分析试件应力分布与荷载分配,并采用控制变量法分析试件在5种煤矸石粗骨料取代率下主要参数对其轴压承载力的影响。结果相同设计参数下,试件轴压承载力随煤矸石粗骨料取代率的提高而降低,且最大降幅未超过14%;当试件截面边长一定时,含钢率对试件轴压承载力的影响最显著,其中,含钢率由7.4%增加至20.3%使试件轴压承载力在不同取代率下平均提升68.85%。结论掺入煤矸石粗骨料不会使构件轴压承载力显著劣化,依据《钢管混凝土结构技术规范》(GB 50936—2014),引入煤矸石粗骨料取代率影响系数后的计算误差小于5%,可为相关研究提供参考。

关键词：方钢管混凝土煤矸石粗骨料轴压承载力有限元分析

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方钢管混凝土桥墩抗震性能数值模拟与分析

方钢管混凝土桥墩抗震性能数值模拟与分析

作者：钟陈志广东工业大学

学位级别：硕士

方钢管混凝土桥墩可有效满足城市发展中的桥梁建设要求,具有良好的应用前景。一方面钢管在工厂预制后其重量较轻,现场吊装较为方便,且施工时可作为模板直接浇筑混凝土,大大降低了施工难度和节省施工时间;另一方面其较充分地利用了钢管... 详细信息

方钢管混凝土桥墩可有效满足城市发展中的桥梁建设要求,具有良好的应用前景。一方面钢管在工厂预制后其重量较轻,现场吊装较为方便,且施工时可作为模板直接浇筑混凝土,大大降低了施工难度和节省施工时间;另一方面其较充分地利用了钢管对混凝土的约束效应,结构的力学性能较好。但目前我国相关规范还较少涉及方钢管混凝土桥墩计算理论与方法,实际应用仍处于起步阶段。本文依托实际工程设计了方钢管混凝土桥墩,建立并验证了有限元数值模型,开展了截面滞回性能和桥墩抗震性能研究,得出如下的结论:（1）基于实际混凝土桥墩,通过等截面、等刚度、等承载力的设计方法进行方钢管混凝土的截面设计,将之与原混凝土桥墩进行对比。结果表明在刚度和承载力相同的条件下,方钢管混凝土截面面积小于混凝土截面,可有效减小桥墩的占地面积。（2）针对设计出的方钢管混凝土桥墩截面,分别在XTRACT和OPENSEES中建立了纤维模型,进行弯矩曲率分析,研究了钢管强度和纵筋配筋率对方钢管混凝土桥墩抗弯性能的影响。结果表明,两个模型计算得到的截面弯矩曲率分析结果基本相同,验证了上述纤维截面模型的合理性;随着钢管强度的提升,方钢管混凝土截面可承受的弯矩不断增加,且均优于原混凝土桥墩;纵筋配筋率对截面力学性能的影响较小。（3）开展了方钢管混凝土桥墩的push-over分析,讨论了轴压比、含钢量、长径比、配筋率、钢管强度、混凝土强度等对桥墩滞回性能的影响。结果表明,混凝土强度和配筋率对桥墩的滞回性能影响较小,轴压比、含钢量、长径比和钢管强度的影响较大;据此给出了方钢管混凝土桥墩设计的建议。（4）采用增量动力分析方法研究了方钢管混凝土桥墩与原混凝土桥墩的抗震性能,对比了两种桥墩的地震易损性。分析表明相较于混凝土桥墩,方钢管混凝土桥墩的墩顶侧移角较小,残余位移相近,相同PGA作用下出现损伤的概率更小,具有更好的抗震性能。

关键词：方钢管混凝土配筋参数分析抗震性能增量分析

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开槽方钢管混凝土轴压短柱力学性能研究

铁道科学与工程学报 2022年第4期19卷 1041-1051页

作者：李彪张经科丁发兴中南大学土木工程学院湖南长沙410075 湖南省装配式建筑工程技术研究中心湖南长沙410075 湖南省机场管理集团有限公司湖南长沙410137

工程实际中的钢管混凝土构件在材料缺陷、构造开槽、环境腐蚀等因素的影响下,外部钢管表面将产生影响其结构完整性和使用寿命的局部缺陷。为研究钢管开槽对钢管混凝土短柱轴压承载力和钢管约束作用的影响,开展开槽方钢管混凝土短柱轴压... 详细信息

工程实际中的钢管混凝土构件在材料缺陷、构造开槽、环境腐蚀等因素的影响下,外部钢管表面将产生影响其结构完整性和使用寿命的局部缺陷。为研究钢管开槽对钢管混凝土短柱轴压承载力和钢管约束作用的影响,开展开槽方钢管混凝土短柱轴压性能试验研究和有限元分析。试验采用机械开槽的方式模拟钢管局部缺陷,探讨中部横向开槽、中部纵向开槽、角部横向开槽、角部纵向开槽4种开槽方式对构件荷载-应变曲线和破坏模式的影响。研究结果表明:开槽试件因开槽方式不同表现为槽口的凸起或闭合,且不同开槽方式将不同程度地降低钢管约束作用,导致构件承载力发生不同程度的下降,其中以中部横向开槽试件承载力下降最明显。之后采用ABAQUS有限元软件建立开槽方钢管混凝土短柱轴压三维实体有限元模型,在试验验证的基础下建立足尺模型进行参数分析,探讨不同开槽方式对承载力和钢管形状约束系数的影响。分析结果表明,横向开槽算例承载力和钢管形状约束系数降低相对未开槽算例较为明显,而竖向开槽算例基本不变。通过考虑不同开槽方式下钢管形状约束系数的折减建立开槽方钢管混凝土轴压承载力实用计算公式,公式计算结果与试验结果、有限元结果均吻合较好,表明实用计算公式精度较高,可应用于工程实际中开槽钢管混凝土构件承载力的计算。

关键词：方钢管混凝土开槽有限元分析轴压承载力钢管形状约束系数

CFRP加固方钢管混凝土在弯-扭荷载作用下的性能研究

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工业建筑 2022年第11期52卷 181-188页

作者：王庆利张艺竞彭宽辽宁科技大学土木工程学院辽宁鞍山114051 西南石油大学机电工程学院成都610500

为了研究方截面CFRP-钢管混凝土的弯-扭性能,以9个方截面CFRP-钢管混凝土弯扭性能试件的试验研究为基础,利用有限元软件ABAQUS模拟了方CFRP-钢管混凝土扭矩-转角(T-θ)曲线和破坏模态,并将模拟结果与试验结果进行比较。结果表明:模拟与... 详细信息

为了研究方截面CFRP-钢管混凝土的弯-扭性能,以9个方截面CFRP-钢管混凝土弯扭性能试件的试验研究为基础,利用有限元软件ABAQUS模拟了方CFRP-钢管混凝土扭矩-转角(T-θ)曲线和破坏模态,并将模拟结果与试验结果进行比较。结果表明:模拟与试验结果吻合较好。在验证模型可靠性的基础上,对构件的受力全过程和参数分析进行了研究。在有限元与试验的基础上,提出了方CFRP-钢管混凝土的弯-扭承载力的计算表达式。研究表明:随着混凝土强度、钢材屈服强度和含钢率的提高构件承载力显著增大,随着CFRP层数增加构件承载力略有提高,随着弯矩比的增大构件承载力略有降低,提出的方CFRP-钢管混凝土的弯-扭承载力计算表达式所预测的试件承载力与试验结果基本一致。

关键词： CFRP 方钢管混凝土弯扭性能试验研究有限元分析

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方钢管混凝土边柱节点抗震性能试验研究

建筑结构学报 2008年第3期29卷 120-127页

作者：王先铁郝际平周观根西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055 浙江东南网架集团有限公司浙江杭州311209

通过柱端加载的3个内隔板三面焊接的方钢管混凝土柱-H形钢梁节点的低周反复荷载试验，研究其不同轴压比情况下节点的破坏模式、延性、耗能性能等。试验结果表明，内隔板与柱壁未焊一侧受力约为内隔板与柱壁焊接一侧的1／3，内隔板未焊... 详细信息

通过柱端加载的3个内隔板三面焊接的方钢管混凝土柱-H形钢梁节点的低周反复荷载试验，研究其不同轴压比情况下节点的破坏模式、延性、耗能性能等。试验结果表明，内隔板与柱壁未焊一侧受力约为内隔板与柱壁焊接一侧的1／3，内隔板未焊一端梁翼缘侧面柱壁间焊缝被撕裂，内隔板与柱壁板焊接一侧梁翼缘在柱顶位移约70mm时发生局部屈曲。研究结果表明，节点具有很好的延性和耗能能力，层间转角位移延性系数μ=3．40～3．45，弹性和弹塑性层间位移角分别为φy=0．0075～0．0083rad、φu=0．0279～0．0286rad，等效粘滞阻尼系数he=0．247～0．462。满足现行抗震规范的要求。三面焊接的内隔板式节点可以用于方钢管混凝土边柱节点。

关键词：方钢管混凝土边柱内隔板式节点试验研究抗震性能

方钢管混凝土分叉柱与钢梁连接节点的抗震性能研究

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建筑结构学报 2009年第1期30卷 87-94页

作者：李正良刘红军赵仕兴重庆大学土木工程学院重庆400030 四川省建筑设计院四川成都610017

通过4个1/2比例的钢管混凝土分叉柱与钢梁连接节点的拟静力试验,对其滞回性能、刚度退化、延性性能、耗能能力以及破坏特征进行了研究与分析,并与纤维杆元模型模拟的结果进行了比较。结果表明:节点在梁端塑性铰破坏模式下钢管混凝土树... 详细信息

通过4个1/2比例的钢管混凝土分叉柱与钢梁连接节点的拟静力试验,对其滞回性能、刚度退化、延性性能、耗能能力以及破坏特征进行了研究与分析,并与纤维杆元模型模拟的结果进行了比较。结果表明:节点在梁端塑性铰破坏模式下钢管混凝土树状节点的抗震性能较好;在局部焊接破坏模式下延性较低,抗震性能相对较差;钢管分叉柱长宽比较大时,设置纵向隔板能更好地保证节点区域的稳定性。

关键词：方钢管混凝土分叉柱拟静力试验滞回性能延性与耗能强度与刚度退化