超高矩形薄壁鋼管混凝土柱的施工看設(shè)計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)的問題

為研究薄壁鋼管混凝土柱的耐火性能,進(jìn)行4個(gè)方形薄壁鋼管混凝土柱在標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線下的耐火試驗(yàn)。試驗(yàn)參數(shù)為荷載偏心率、是否設(shè)置加勁肋以及是否設(shè)置防火保護(hù)?；谠囼?yàn)結(jié)果,研究方形薄壁鋼管混凝土柱在高溫下的破壞模態(tài)、溫度場(chǎng)分布和耐火極限,并將其耐火性能和普通鋼管混凝土柱進(jìn)行比較。試驗(yàn)結(jié)果表明,方形薄壁鋼管混凝土柱具有較好的耐火性能。

方形設(shè)肋薄壁鋼管混凝土柱的恢復(fù)力模型——為了研究薄壁鋼管混凝土柱的抗震性能，對(duì)6根方形設(shè)肋薄壁鋼管混凝土柱在反復(fù)荷載作用下的滯回性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究，試驗(yàn)主要參數(shù)為軸壓比(n=0．3～0．6)．結(jié)果表明：當(dāng)軸壓比≯0．5時(shí)，滯回曲線較為飽滿，延性系數(shù)均>3...

圓形薄壁鋼管混凝土柱軸壓性能的試驗(yàn)研究——制作了8根薄壁圓形鋼管混凝土柱試件，進(jìn)行了薄壁圓形鋼管混凝土柱的軸心受壓試驗(yàn)，考察徑厚比、長徑比和環(huán)箍等因素對(duì)其受壓性能的影響。對(duì)試驗(yàn)現(xiàn)象、破壞形態(tài)進(jìn)行了描述，量測(cè)并分析了試件的極限承載力、鋼管壁的縱...

制作了8根薄壁圓形鋼管混凝土柱試件,進(jìn)行了薄壁圓形鋼管混凝土柱的軸心受壓試驗(yàn),考察徑厚比、長徑比和環(huán)箍等因素對(duì)其受壓性能的影響。對(duì)試驗(yàn)現(xiàn)象、破壞形態(tài)進(jìn)行了描述,量測(cè)并分析了試件的極限承載力、鋼管壁的縱向與橫向應(yīng)變。研究結(jié)果表明,圓形薄壁鋼管對(duì)核心混凝土有著較好的約束作用,但徑厚比對(duì)約束程度的影響并不明顯,圓形薄壁鋼管柱的承載力較名義承載力有顯著提高;長徑比越大,圓形薄壁鋼管越容易發(fā)生屈曲;環(huán)箍能對(duì)薄壁鋼管提供較好約束,延緩鋼管的局部屈曲,提高柱的承載力。

為了研究薄壁鋼管混凝土柱的抗震性能,對(duì)6根方形設(shè)肋薄壁鋼管混凝土柱在反復(fù)荷載作用下的滯回性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究,試驗(yàn)主要參數(shù)為軸壓比(n=0.3~0.6).結(jié)果表明:當(dāng)軸壓比≯0.5時(shí),滯回曲線較為飽滿,延性系數(shù)均>3以上.隨著軸壓比的增大,構(gòu)件的承載力略有提高,延性明顯降低.采用有限元程序abaqus6.5計(jì)算每個(gè)試件的荷載-位移滯回曲線,計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好.在此基礎(chǔ)上進(jìn)行參數(shù)分析,研究混凝土強(qiáng)度、鋼板強(qiáng)度、軸壓比、長細(xì)比、鋼板厚度對(duì)構(gòu)件滯回性能的影響.并通過回歸分析建立了薄壁鋼管混凝土壓彎構(gòu)件的荷載-位移恢復(fù)力模型,模型的計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好.

以方形薄壁鋼管混凝土柱截面的設(shè)肋形式和軸壓比為主要參數(shù),進(jìn)行了9根柱子的滯回性能試驗(yàn)研究。分析了在往復(fù)荷載作用下方形薄壁鋼管混凝土柱荷載-位移關(guān)系曲線的特點(diǎn)以及承載能力、骨架曲線、能量耗散等的變化規(guī)律。結(jié)果表明,雙向設(shè)肋柱抗震性能更好。

縱向加勁肋可以有效提高方形或矩形薄壁鋼管混凝土柱的整體性能。主要討論軸壓下加勁方形短柱的非線性分析與設(shè)計(jì)。運(yùn)用有限元程序abaqus進(jìn)行非線性分析。關(guān)于荷載-位移曲線和極限強(qiáng)度的試驗(yàn)與分析結(jié)果具有良好的一致性。運(yùn)用這個(gè)模型同時(shí)也對(duì)柱的性能進(jìn)行了研究,討論板的寬厚比限值和加勁肋剛度需求,以及運(yùn)用現(xiàn)有規(guī)范預(yù)測(cè)加勁復(fù)合柱承載能力的可行性。

綜合火災(zāi)科學(xué)、結(jié)構(gòu)工程、計(jì)算機(jī)模擬等多學(xué)科領(lǐng)域的知識(shí)和研究成果，采用ansys數(shù)值分析方法，并與相關(guān)文獻(xiàn)相互印證，分析得到了薄壁鋼管混凝土柱截面溫度場(chǎng)分布規(guī)律，為薄壁鋼管混凝士柱的結(jié)構(gòu)抗火及性能化抗火設(shè)計(jì)研究提供了一定的分析依據(jù)與方法。

對(duì)加勁薄壁鋼管混凝土柱的結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行試驗(yàn)研究。通過在鋼管內(nèi)表面焊接縱向加勁肋實(shí)現(xiàn)加強(qiáng)的作用。同時(shí)對(duì)12個(gè)不帶加勁肋的鋼管混凝土柱進(jìn)行試驗(yàn),部分柱的填充混凝土中加有鋼纖維。試驗(yàn)結(jié)果表明,加勁肋可以有效延遲鋼管局部屈曲現(xiàn)象的出現(xiàn)。當(dāng)加勁構(gòu)件達(dá)到最大承載量時(shí)鋼板才出現(xiàn)屈曲,所以相比普通鋼管混凝土,加勁鋼管混凝土具有更高的適用性。

對(duì)薄壁鋼管混凝土柱可能存在的四種受火方式進(jìn)行了溫度場(chǎng)的分析,即:四面受火、三面受火、兩面受火和單面受火,并對(duì)四種情況進(jìn)行了比較分析。文中的研究成果對(duì)薄壁鋼管混凝土柱的耐火性具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。

簡(jiǎn)述了現(xiàn)行的幾種圍巖支護(hù)理論及其適用范圍,并對(duì)當(dāng)前所開展的試驗(yàn)研究和有限元分析成果進(jìn)行了總結(jié).理論分析和試驗(yàn)研究表明,薄壁鋼管混凝土具有獨(dú)特的優(yōu)越性,但需要設(shè)置合理的構(gòu)造措施保證其承載力的穩(wěn)定發(fā)揮.將薄壁鋼管混凝土用于巷道支護(hù),與普通的型鋼支架相比,具有承載力高、成本低、與圍巖的協(xié)同作用好等優(yōu)勢(shì),但仍有許多關(guān)鍵技術(shù)問題亟待解決,如薄壁鋼管混凝土與圍巖的耦合作用、適用于工程實(shí)踐的簡(jiǎn)化計(jì)算方法等.最后對(duì)今后的研究工作提出了展望.

設(shè)置直肋方形薄壁鋼管混凝土長柱優(yōu)化設(shè)計(jì)

目的探索設(shè)置直肋方形薄壁鋼管混凝土長柱的增強(qiáng)效果,并優(yōu)化設(shè)計(jì)其相關(guān)參數(shù).方法通過分析9個(gè)無肋、單向和雙向設(shè)置直肋方形薄壁鋼管混凝土長柱偏壓和軸壓的試驗(yàn)結(jié)果,用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)和多元回歸分析評(píng)價(jià)了加載初始偏心距、設(shè)置直肋集合長度對(duì)長柱極限承載力的影響.結(jié)果設(shè)直肋薄壁鋼管混凝土長柱能達(dá)到較高的極限承載力,與無肋的普通鋼管混凝土試件相比,偏心距70mm試件的極限承載力提高了18.7%,偏心距40mm試件提高了18.4%,軸壓試件提高了21.1%.結(jié)論正交設(shè)計(jì)和多元回歸分析證明設(shè)直肋能顯著改善薄壁鋼管混凝土的承載力,顯示了優(yōu)異的結(jié)構(gòu)特征.

為改善方形薄壁鋼管混凝土矩柱的力學(xué)性能。本文提出了設(shè)置縱向勁肋的截面形式,進(jìn)行了3種截面形式共有9個(gè)短柱試件的軸壓試驗(yàn)。通過對(duì)各種截面形式短柱的試驗(yàn)現(xiàn)象、荷載-位移曲線及極限承載力等的研究,證明縱向加勁肋可有效提高薄壁鋼管混凝土短柱的靜力性能。

高強(qiáng)鋼和混凝土的應(yīng)用,使得薄鋼板開始應(yīng)用在填充混凝土的鋼管梁柱中。然而,在組合梁柱中薄鋼板的應(yīng)用可能會(huì)增加局部屈曲,這將減弱這些構(gòu)件的強(qiáng)度和延性性能。通過有限元分析方法,分析了在填充混凝土的薄壁鋼管梁-柱中鋼板的臨界局部屈曲和局部屈曲后性能。運(yùn)用幾何和材料非線性分析來研究在壓力和平面內(nèi)彎曲作用下鋼板中的臨界局部和后張局部屈曲強(qiáng)度。非線性分析中考慮了鋼板的初始幾何缺陷和殘余應(yīng)力,材料屈服和應(yīng)變硬化?；诜蔷€性有限元分析結(jié)果,本文提出一組設(shè)計(jì)公式,以確定這種組合梁柱的臨界局部屈曲和鋼板的極限強(qiáng)度。此外,還提出在不均勻壓力作用下,鋼板極限強(qiáng)度設(shè)計(jì)中有效寬度的計(jì)算公式。這一組設(shè)計(jì)公式可以直接用于組合梁-柱的設(shè)計(jì)和考慮局部屈曲作用后的薄壁鋼管混凝土梁-柱分析。

進(jìn)行了8根圓形薄壁鋼管混凝土柱軸心受壓承載力的試驗(yàn)研究,對(duì)試驗(yàn)現(xiàn)象、破壞形態(tài)作了描述,探討了徑厚比、長徑比和環(huán)箍等因素對(duì)圓形薄壁鋼管混凝土柱軸心受壓承載力的影響。

從厚壁圓筒和薄壁圓筒的界限出發(fā),應(yīng)用雙剪統(tǒng)一強(qiáng)度理論,在厚壁圓筒統(tǒng)一強(qiáng)度理論解的基礎(chǔ)上,推導(dǎo)出適合厚、薄壁鋼管混凝土軸心受壓短柱的極限承載力統(tǒng)一計(jì)算公式。并用該公式對(duì)文獻(xiàn)資料數(shù)據(jù)進(jìn)行了計(jì)算對(duì)比,結(jié)果吻合良好,驗(yàn)證了公式的合理性。同時(shí)分析了拉壓比、材料強(qiáng)度參數(shù)和套箍指標(biāo)對(duì)極限承載力的影響,以及側(cè)向約束應(yīng)力與徑厚比d/t的關(guān)系。該結(jié)果為鋼管混凝土柱的承載力計(jì)算提供了一定的理論依據(jù)。

薄壁鋼管混凝土軸壓構(gòu)件的應(yīng)用和研究在國內(nèi)外處于起步階段,其承載力確定方法和構(gòu)造措施尚需進(jìn)一步完善。介紹了國內(nèi)外相關(guān)研究的現(xiàn)狀,分析了目前薄壁鋼管混凝土軸壓構(gòu)件應(yīng)用研究中存在的不足,提出了薄壁鋼管混凝土和厚壁鋼管混凝土界限值b/t的確定方法,探討了考慮局部壓曲的承載力設(shè)計(jì)方法,改進(jìn)了消除局部壓曲的構(gòu)造措施,可為有關(guān)設(shè)計(jì)提供參考,也可為進(jìn)一步的試驗(yàn)研究提供思路。

根據(jù)無肋、單向及雙向設(shè)置斜肋的9個(gè)方形薄壁鋼管混凝土長柱的軸壓和偏壓試驗(yàn)結(jié)果,用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)和多元回歸分析評(píng)價(jià)了加載初始偏心距、斜肋集合長度對(duì)長柱極限承載力的影響。試驗(yàn)與優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果顯示:與無肋的薄壁鋼管混凝土試件相比,設(shè)斜肋能有效改善薄壁鋼管混凝土長柱的受力性能。

本文通過試件的設(shè)計(jì)和制作，來對(duì)斜肋薄壁鋼管混凝土長柱進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而根據(jù)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)斜肋薄壁鋼管混凝土長柱的工作性能進(jìn)行分析，使的斜肋薄壁銅管混凝土長柱的設(shè)計(jì)滿足建筑工程設(shè)計(jì)的相關(guān)要求，以供相美人士參考。

介紹現(xiàn)有的鋼管混凝土構(gòu)件承載力計(jì)算方法,分析各計(jì)算方法的特點(diǎn)和適用性。給出國內(nèi)外各主要規(guī)范中鋼管混凝土管壁臨界徑厚比或?qū)捄癖鹊挠?jì)算公式,歸納基于統(tǒng)一強(qiáng)度理論的薄壁鋼管混凝土受壓柱的承載力計(jì)算方法,并簡(jiǎn)要介紹薄壁鋼管再生混凝土柱的研究進(jìn)展,最后提出薄壁鋼管混凝土柱進(jìn)一步的研究方向。

通過26根圓形、方形和八邊形薄壁鋼管混凝土短柱的軸壓試驗(yàn),研究了不同截面形狀、寬(徑)厚比、混凝土強(qiáng)度等級(jí)、含鋼率等參數(shù)對(duì)薄壁鋼管混凝土短柱軸壓力學(xué)性能的影響。試驗(yàn)表明,由于有內(nèi)填混凝土的支撐作用,鋼管壁的局部屈曲和屈曲后的性能有很大提高,與常規(guī)壁厚的鋼管混凝土短柱的軸壓破壞模式相比也有較大的變化。通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)的回歸分析,提出了薄壁鋼管混凝土短柱極限軸心抗壓承載力的實(shí)用計(jì)算公式,探討了短柱的截面形狀、寬厚比、混凝土強(qiáng)度等級(jí)、含鋼率等因素對(duì)其受力性能的影響