方钢管混凝土轴压短柱承载力非线性有限元分析

采用大型通用有限元分析程序ABAQUS进行了方钢管混凝土轴压短柱力学性能模拟,分析了各个阶段构件的承载能力。结果表明:有限元计算的极限荷载和荷载-平均纵向应变曲线与试验结果符合较好,说明网格划分、边界条件、材料本构关系的选取基本正确,适用于钢管混凝土短柱的非线性分析。     

方钢管再生混凝土短柱轴压力学性能有限元分析

为进一步探讨方钢管再生混凝土轴压短柱的力学性能,在试验研究的基础上,采用非线性有限元软件ABAQUS对试验短柱的荷载-位移曲线进行了数值模拟,验证了有限元分析模型的正确性。将钢材强度、再生骨料取代率和钢管壁厚度作为变化参数,用该模型对方钢管再生混凝土短柱轴压力学性能进行了非线性分析。研究表明,钢材强度对试件荷载-位移曲线幅值与形状均有影响,提高钢材强度会增大试件极限承载力,而曲线下降段更平缓;再生骨料取代率主要影响试件极限承载力,随着再生骨料取代率的增大,极限承载力略有减小;钢管壁厚度对试件荷载-位移曲线的影响较大,随着钢管壁厚度的增大,试件极限承载力和加载初期刚度均有所增大,但试件延性变化不大。     

方钢管再生混凝土短柱有限元分析

为了研究方钢管再生混凝土短柱的力学性能,在考虑再生骨料取代率、偏心距2个变化参数的基础上,设计了15个试件进行单调一次加载试验。利用ABAQUS有限元分析软件计算方钢管再生混凝土短柱不同影响因素下的极限承载力,并提出方钢管再生混凝土短柱轴压和偏压承载力计算公式。结果表明:理论计算结果与试验实测结果吻合较好。     

T形钢管再生混凝土柱轴压力学性能研究

为进一步深入了解T形截面钢管再生混凝土柱在竖向荷载作用下的力学性能,在选择合适的本构关系后,利用有限元软件ABAQUS对其进行了数值模拟。基于已建立的模型,选取再生骨料取代率、钢管壁厚、核心混凝土等级等作为变化参数,用该模型对T形截面钢管再生混凝土轴压力学性能进行了研究。研究结果表明,钢管和混凝土之间的相互作用十分明显,再生混凝土受到钢管约束处于三轴受压状态,极大改善了再生混凝土强度低及延性差的缺点;T形截面钢管再生混凝土柱同普通钢管混凝土相似,也拥有较好的承载性能和变形能力;不同比例的骨料取代率对T形柱的轴压承载能力影响较小;钢管壁厚越大,柱各阶段承载力值都越大,且提高了柱的初始刚度;再生混凝土等级越大,能够一定程度提高柱的极限承载力,但曲线下降段更迅速,延性比较差;有限元可以很好模拟T形截面钢管再生混凝土柱的荷载-变形全过程,研究成果可供实际工程设计参考。     

T形钢管再生混凝土柱抗震性能的有限元非线性分析

为研究T形钢管再生混凝土柱在低周反复荷载作用下的抗震性能,在选择合适材料本构关系的基础上,采用有限元软件ABAQUS,模拟得到了3根不同再生骨料取代率下T形钢管再生混凝土柱的荷载-位移曲线,通过滞回曲线分析了不同替代率对试件水平承载力、延性和耗能能力的影响,并将轴压比、含钢率和钢材强度作为变化参数,用建立的有限元模型对T形钢管再生混凝土柱的抗震性能进行非线性分析。研究结果表明,不同取代率对试件的滞回曲线影响不大,所有柱的滞回曲线都非常饱满,说明T形钢管再生混凝土柱具有良好的抗震性能;轴压比对试件骨架曲线影响较大,随着轴压比的增大,试件水平承载力逐渐减小,且下降幅度变大,表现出更差的延性;含钢率对试件初始刚度和抗震性能影响很大,含钢率越大,试件初始刚度也越大,水平承载力和抗震性能也越好;钢材强度对试件的初始刚度影响不大,强度越大,试件的水平承载力越高,抗震性能越好;研究成果可供异性截面钢管再生混凝土结构的推广使用提供参考。     

方钢管再生混凝土框架柱的非线性有限元分析

为进一步研究方钢管再生混凝土框架柱在地震反复荷载下的抗震性能,基于试验结果,选择合理的材料本构关系及破坏准则,采用有限元软件ABAQUS对试验中框架柱的抗震性能进行非线性分析,得到其荷载-位移滞回曲线。在此基础上对方钢管再生混凝土框架柱进行了参数分析,分析了核心混凝土等级、再生骨料替代率这2个参数对框架柱抗震性能的影响。研究结果表明,该模型的计算结果较为准确,计算得到的荷载-位移滞回曲线与试验实测结果吻合较好;提高核心混凝土等级,试件的承载力提高明显,但后期变形能力差,延性较差;增大再生骨料替代率可以明显改善试件的延性,但会降低试件所能达到的极限荷载。研究结果可供实际工程需要及试验设计参考。     

钢管混凝土哑铃形梁有限元分析

研究了腹腔内灌注混凝土的传统哑铃形截面梁和腹腔内不灌混凝土而以H型钢加劲的新型哑铃形截面梁,应用Fortran语言编制了有限元程序US-CFSTA,对这2种钢管混凝土哑铃形梁均进行了有限元分析。哑铃形截面主要是上、下2个圆钢管混凝土受力,且其受力性能与单根钢管混凝土圆管相似,上下圆管内混凝土的应力-应变关系采用考虑套箍作用的单圆管内混凝土本构关系;腹腔内的混凝土受钢管紧箍力作用的影响很小,其应力-应变关系可按普通混凝土考虑。研究表明,有限元程序US-CFSTA比通用有限元软件ANSYS更适合模拟钢管混凝土哑铃形梁的受力全过程,其结果与试验曲线吻合更好。     

T形件连接方钢管混凝土柱与钢梁的节点有限元分析

为考察T形件连接的方钢管混凝土柱与钢梁的组合节点在低周往复荷载作用下的受力特点,在试验研究的基础上,采用有限元分析软件ABAQUS,对6个采用T形件连接的方钢管混凝土柱与钢梁试件的节点进行梁端单调加载的三维非线性有限元分析。选用4节点和8节点实体单元模拟节点域方钢管、H型钢梁、混凝土、T形件以及高强螺栓,针对节点域接触部位设置了96个普通接触对和32个粘结接触对,并均匀划分网格;采用设置2个分析步的方法对高强螺栓的预拉力影响加以考虑。有限元计算分析得到的节点域破坏形态、峰值抗弯承载力以及P–Δ曲线等结果与试验结果吻合程度较好。节点域应力分布规律分析表明,增大钢管壁厚或T形件翼缘厚度均能提高节点的承载力。     

钢管再生混凝土柱-钢梁节点抗震性能非线性有限元分析

为了研究钢管再生混凝土柱-钢梁框架节点的抗震性能,基于已进行的试验,在选取合适的本构关系后,选用大型有限元软件ABAQUS对试验中的不同再生骨料取代率下框架节点进行非线性分析;并在已建立的模型的基础上,改变轴压比和梁柱线刚度比参数,探究不同试验参数对节点抗震性能的影响。研究结果表明,将理论计算得到的滞回曲线和实测滞回曲线对比后发现吻合较好,钢管再生混凝土柱-钢梁节点具有较好的耗能能力,不同骨料取代率对节点的抗震性能影响不明显;轴压比对节点弹性阶段无明显影响,增大轴压比不利于节点的后期承载力;梁柱线刚度比越大,有利于节点的初始刚度和承载能力的提高;研究成果可为该类节点的工程实际应用提供理论支撑。     

碳纤维布加固方钢管混凝土柱恢复力模型研究

通过对3根方钢管混凝土柱低周反复荷载试验,得到了碳纤维布加固柱的滞回曲线和强度退化规律,分析了轴压比对碳纤维布加固试件抗震性能的影响。试验结果表明,碳纤维布加固能增强方钢管混凝土柱的抗震性能,是一种有效的加固方法。基于试验结果,采用回归分析的方法建立了碳纤维布加固方钢管混凝土柱的恢复力模型,并详细描述了该模型的滞回规则。该模型的骨架曲线由弹性段、硬化段、退化段组成三折线骨架曲线,给出了骨架曲线各阶段刚度计算公式。比较试验骨架曲线与计算值可知,两者较为符合,所提出的恢复力模型能较全面的反映试件的实际受力性能,可供碳纤维布加固钢管混凝土柱及其结构非线性地震反应分析及抗震加固应用。     

基于钢管再生混凝土轴压短柱承载力规程比较的可靠度分析

本研究将国内外设计规程中有关钢管混凝土柱轴压承载力的计算方法,用于计算钢管再生混凝土轴压短柱承载力,并将计算结果与试验结果(其中包括21根方钢管再生混凝土柱以及49根圆钢管再生混凝土柱)相比较,找出与实验值最为接近的计算公式,并利用一次二阶矩法(JC法)进行可靠度校准.结果表明:采用规范CECS28-2012给出的轴压承载力计算公式计算钢管再生混凝土短柱的轴压承载力,试件在大部分荷载作用下,能够满足《建筑结构可靠度设计统一标准》有关承载能力极限状态可靠指标的要求。     

异形钢管再生混凝土柱抗震性能有限元研究与影响因素分析

为研究T形钢管再生混凝土柱在不同影响因素下的滞回性能,以再生骨料取代率为变化参数,进行了3根试件的有限元模拟分析。基于已建立的模型,进行了轴压比、含钢率及钢材强度为参数的有限元分析。根据模拟得到滞回曲线和骨架曲线,分析了设计参数对位移延性系数、承载力、刚度和耗能能力等抗震指标的影响。研究结果表明,T形钢管再生混凝土柱的滞回曲线较为饱满,从梭形逐步发展到弓形;随着再生骨料取代率的增大,柱的极限承载力和塑性变形能力有所下降,但影响较小;随着轴压比的提高,柱的极限承载力减小,延性变差;随着含钢率的增高,柱的水平承载力和变形能力提高;钢材强度的提高对柱的抗震能力起到有益作用;基于结构滞回性能指标的要求,T形钢管再生混凝土柱可用于实际工程的需要。     

水平低周反复荷载作用下钢管混凝土框架柱的非线性有限元分析

介绍了矩形钢管混凝土柱的三维非线性有限元分析方法,建立了钢管混凝土框架柱的三维非线性有限元模型,利用此模型对在低周反复荷载作用下不同轴压比的钢管混凝土框架柱进行有限元分析,通过与在低周反复荷载作用下的钢管混凝土框架柱的实测滞回曲线、骨架曲线及位移延性进行对比,表明该模型的计算结果较为精确,可以应用于钢管混凝土的整体框架结构分析中,为进一步开展钢管混凝土柱的研究提供基础.     

方钢管混凝土柱轴压比限值的研究

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。     

碳纤维布加固方钢管混凝土柱抗震性能试验研究

为了研究碳纤维布加固方钢管混凝土柱的抗震性能,基于现行设计规范,按1∶2比例制作了3根方钢管混凝土柱试件模型,其中1根为对比试件,另外2根先经碳纤维布加固,再进行低周水平荷载破坏试验,考察了轴压比对碳纤维布加固效果的影响。试验结果表明,碳纤维布加固提高试件极限承载力幅度较小,但能明显改善试件的延性性能,提高其耗能能力,增强了抗震性能;轴压比对碳纤维布加固效果有一定影响,随着轴压比的增大,碳纤维布加固后的方钢管混凝土柱的极限承载力提高幅度越大,但位移延性系数提高率越小,耗能能力下降;从提高极限位移、延性和耗能能力来看,碳纤维布加固方钢管混凝土柱是一种有效的加固方法。     

圆钢管型钢再生混凝土长柱轴压下受力性能的分析

【目的】采用有限元分析圆钢管型钢再生混凝土组合长柱在轴向荷载作用下的受力性能,为其工程应用提供技术支持。【方法】在前期试验的基础上,结合非线性分析理论,采用Abaqus有限元软件对圆钢管型钢再生混凝土组合长柱的轴压性能进行数值模拟,观察试件的破坏过程及特征,获取其应力云图及轴向荷载-应变曲线;并在此试验结果的基础上,对长柱进行了有限元参数拓展分析。【结果】随着钢管径厚比的增大,长柱试件承载力降幅约为6.0%,且刚度明显降低。增大型钢配钢率时,其承载力提高了4.4%左右,但延性提高明显。随着钢管和型钢强度的增大,长柱承载力提高幅度为4.3%和4.5%左右,对试件变形能力的影响不明显。此外,提高再生混凝土强度,长柱承载力提高幅度最大可达13.9%,但其延性性能降低。【结论】利用Abaqus模拟圆钢管型钢再生混凝土组合长柱的轴压受力性能是可行的,同时也表明该组合柱具有较高的承载力和良好的延性变形能力。     

方钢管混凝土柱-钢梁外隔板节点三维非线性有限元研究

采用通用有限元软件Ansys8.0,对一种新型方钢管混凝土节点进行三维非线性有限元数值模拟和不同强度等级的填充混凝土对节点受力性能影响分析,并与大尺度模型实验结果进行对比.分析结果表明:填充混凝土强度对节点的水平承载力有较大影响,随着混凝土强度的提高,节点的水平承载力增加;节点区域应力分布均匀.考察了不同钢管混凝土柱轴压比对节点力学性能地影响.结果表明:梁端先出现塑性铰,柱的刚度远大于两梁的刚度;节点区域混凝土应力分布均匀,没有出现压溃现象.有限元分析结果与模型试验结果拟合较好,证明了新型节点的可行性和合理性,有一定的工程应用价值.     

钢骨混凝土T形截面短柱抗剪性能试验研究

为了研究钢骨混凝土T形截面短柱的抗剪性能,在考虑剪跨比、轴压力系数及配骨率等影响参数的基础上,对14根钢骨混凝土T形截面短柱和2根钢筋混凝土T形截面短柱的抗剪性能进行了试验研究,提出了钢骨混凝土T形截面短柱抗剪承载力计算公式。试验结果表明,计算值与试验结果较为吻合,钢筋混凝土T形截面短柱加入钢骨后,其抗剪承载力有较大程度的提高。     

方钢管再生混凝土柱的抗震性能试验及设计参数影响分析

为了定量分析不同因素对方钢管再生混凝土柱在低周反复荷载下抗震性能指标的影响,选择再生骨料取代率、含钢率和轴压比为设计变化参数,开展了4根框架柱的拟静力试验。详细观测了框架柱破坏过程中及破坏后的形态,分析了实测滞回曲线,探究了设计变化参数对框架柱承载力、刚度、位移延性系数及耗能能力等抗震性能指标的影响规律。研究表明,方钢管再生混凝土柱的破坏形态同普通钢管混凝土柱相类似,都是柱底部钢管鼓曲、漆皮脱落及核心混凝土被压碎;随着再生骨料取代率的增大,柱的不同阶段的承载力、刚度、延性性能及耗能能力均有所降低;含钢率的增大对试件的位移延性系数、承载力、刚度、耗能能力起到有益作用;随着轴压比的提高,试件的延性性能及耗能能力有所降低,但其极限承载力、刚度却有所增加。     

钢管自密实再生混凝土短柱偏压受力性能研究

通过14根钢管自密实再生混凝土偏压短柱静力试验,研究了再生骨料替代率、膨胀剂掺量、含钢率和偏心距对钢管自密实再生混凝土偏压短柱受力性能的影响,得到了偏压试件的破坏形态、弯矩—曲率曲线、荷载—应变曲线、承载力、延性系数和耗能系数等数据,分析了各因素对偏压试件承载力、延性系数和耗能系数的影响规律。研究表明:增加含钢率可以增大试件的极限承载力、延性系数及耗能系数。掺加一定量的膨胀剂会使得试件极限承载力提高,延性系数和耗能系数降低。而增加再生骨料替代率会使试件的极限承载力降低,延性系数有提高趋势,耗能系数提高。增加偏心距,极限承载力降低。