方形和圓形鋼管混凝土性能的連續(xù)和設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)24個(gè)鋼管混凝土柱(cfst)施加軸向壓力直到破壞的試驗(yàn),以研究其性能。試驗(yàn)中考慮的變量包括鋼管的長(zhǎng)度、直徑、強(qiáng)度和混凝土的強(qiáng)度。由于長(zhǎng)細(xì)比較大,造成系列1中的所有組合柱發(fā)生整體彎曲屈曲而破壞。盡管系列2試驗(yàn)中的組合柱也經(jīng)歷了整體彎曲屈曲,但"短柱"的破壞是由混凝土壓碎和鋼管失效引起的。將試驗(yàn)結(jié)果與采用南非規(guī)范(sans10162-1)和歐洲規(guī)范(ec4)計(jì)算得到的荷載值進(jìn)行對(duì)比表明,2種規(guī)范結(jié)果均偏保守,對(duì)系列1試驗(yàn),分別達(dá)到8.4%和13.6%,對(duì)系列2試驗(yàn),分別達(dá)到10.5%和20.2%。壓力與豎向變形曲線顯示受壓柱具有很好的延性。

雙管圓形鋼管混凝土構(gòu)件(cfdst)具有由共圓心的2個(gè)圓形鋼管間填充混凝土組成的中空截面。因此,cfdst構(gòu)件比一般的實(shí)心鋼管混凝土(cft)構(gòu)件輕。本文的目的是通過(guò)三點(diǎn)靜力荷載試驗(yàn)研究cfdst深梁在彎剪作用下的力學(xué)性能?？紤]了內(nèi)外管徑比(di/do)和外管徑厚比(do/to)兩個(gè)參數(shù)的影響。結(jié)果表明:失效模式由參數(shù)di/do控制。di/do小于0.47構(gòu)件的試驗(yàn)強(qiáng)度與預(yù)估值能較好地吻合。另外,討論了雙管在平面應(yīng)力條件下的雙軸彈塑性應(yīng)力歷程。

從鋼管混凝土軸心受壓的工作性能出發(fā),較全面地比較了等效截面的承載力和剛度,結(jié)果是圓形比方形截面構(gòu)件的承載力高25%左右,抗彎剛度高約20%.壓彎構(gòu)件的承載力也高不少.從截面組成、梁柱節(jié)點(diǎn)構(gòu)造和施工的分析,可見圓鋼管混凝土也優(yōu)于方鋼管混凝土.從構(gòu)件的抗火性能比較,圓形構(gòu)件也比方形的可節(jié)省防火涂料或防火保護(hù)層13%.因此,采用圓鋼管混凝土是經(jīng)濟(jì)合理的.

圓形鋼管混凝土柱接觸熱阻的理論分析——精確地分析火災(zāi)下結(jié)構(gòu)構(gòu)件溫度場(chǎng)對(duì)于安全可靠的防火設(shè)計(jì)尤為重要。而目前，在計(jì)算鋼一混凝土組合構(gòu)件火災(zāi)下的溫度場(chǎng)時(shí)，一般都忽略了鋼與混凝土界面處接觸熱阻的影響。對(duì)結(jié)構(gòu)鋼和混凝土熱物理參數(shù)進(jìn)行了綜合考慮，通過(guò)求...

鋼管混凝土柱促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)且快速的建設(shè)方式。兩者的組合增大了結(jié)構(gòu)鋼和混凝土的強(qiáng)度和剛度,使用鋼管作為模板和核心混凝土的約束減少了工作量。鋼管混凝土柱為混凝土和鋼材提供了一個(gè)共生關(guān)系來(lái)緩和其不良的失效模式,激發(fā)了各種材料的最優(yōu)性能(混凝土和鋼材)。綜合作用下,混凝土抗壓強(qiáng)度和剛度增大,延緩和抑制了鋼管的局部屈曲,并提升其延展性和抗力。矩形鋼管混凝土柱與圓形鋼管混凝土柱都被應(yīng)用于實(shí)際建設(shè)生產(chǎn)中,但由于圓形鋼管混凝土柱可以提供更強(qiáng)的混凝土約束和綜合作用而擁有更好的性能。對(duì)于圓形鋼管混凝土柱來(lái)說(shuō),其缺少可靠的、有延展性的連接件。對(duì)這方面的研究調(diào)查進(jìn)行介紹,包括關(guān)于圓形鋼管混凝土柱柱腳或鋼筋混凝土地基柱的簡(jiǎn)便經(jīng)濟(jì)的連接件的開發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程,并介紹和評(píng)價(jià)了橋梁結(jié)構(gòu)中的樁帽與寬樁梁。這種連接件不需要銷子和內(nèi)在的加固就能將鋼管與基腳或樁梁相連接。試驗(yàn)分析研究和評(píng)估了這種連接件的非彈性抗震性能,并確立了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。將1個(gè)裝配這種連接件的鋼管混凝土柱的抗震性能與傳統(tǒng)的鋼筋混凝土柱相比較。結(jié)果顯示,此種連接件進(jìn)一步增強(qiáng)了組合柱的承載力。這種形式在地震荷載下能提供極佳的延展性和非彈性變形能力,甚至在大側(cè)移情況下也能減輕損害。

圓形鋼管混凝土柱在偏心受壓時(shí)產(chǎn)生套箍效應(yīng),使得其結(jié)構(gòu)承載能力大大提升,其結(jié)構(gòu)也被廣泛的應(yīng)用。文章在前人研究成果的基礎(chǔ)上,研究鋼管及管內(nèi)混凝土受力情況,并推導(dǎo)材料力學(xué)公式,提出了圓形鋼管混凝土短柱偏壓承載力簡(jiǎn)易計(jì)算公式,從而使圓形鋼管混凝土短柱偏心受壓承載力的計(jì)算簡(jiǎn)單方便。

目的探明在整體橋梁中部分填充圓形鋼管混凝土橋墩在e1和e2地震動(dòng)作用下的非線性動(dòng)力性能,提出合理的橋墩抗震設(shè)計(jì).方法通過(guò)橋墩柱的子結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力試驗(yàn)研究,了解整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn),利用試驗(yàn)和數(shù)值分析相結(jié)合的方法,對(duì)部分填充圓形鋼管混凝橋墩在整體橋梁上的抗震性能進(jìn)行分析.其中e1和e2地震動(dòng)分別輸入elcentro波和日本神戶地震jrt-ns波等兩種工況.結(jié)果得到了在這兩種工況作用下試驗(yàn)子結(jié)構(gòu)橋墩的反應(yīng)位移和水平力-位移滯回曲線.數(shù)據(jù)曲線表明了橋墩模型在e1和e2地震作用下的破壞情況與試驗(yàn)結(jié)果能夠較好吻合.結(jié)論表明在e1地震動(dòng)作用下橋墩處于彈性狀態(tài),在e2地震作用下橋墩處于彈塑性狀態(tài),沒(méi)有明顯的破壞跡象,表現(xiàn)出良好的抗震性能.該試驗(yàn)方法對(duì)于探明關(guān)鍵構(gòu)件對(duì)橋梁等整體結(jié)構(gòu)力學(xué)性能影響的有效性.

為研究圓形鋼套管加固混凝土柱的基本力學(xué)性能,進(jìn)行了1根未加固的普通鋼筋混凝土柱和10根圓形鋼套管加固的混凝土短柱在不同加固鋼套管厚度及初始軸壓比下軸心受壓試驗(yàn),初始軸力通過(guò)對(duì)未加固試件施加后張預(yù)應(yīng)力來(lái)進(jìn)行模擬;在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,根據(jù)應(yīng)變協(xié)調(diào)原則對(duì)加固后構(gòu)件軸壓承載力進(jìn)行了數(shù)值分析.研究結(jié)果表明,加固構(gòu)件的承載力隨著鋼套管厚度的增加而增加,初始軸壓比的變化對(duì)加固后構(gòu)件的承載力影響不顯著,且理論分析結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好.

西班牙的研究人員開展了受同心和偏心荷載(包括大偏心率)作用下的矩形和橢圓形截面的鋼管混凝土長(zhǎng)柱的耐火性能試驗(yàn)研究。考慮了長(zhǎng)軸和短軸的屈曲,分析了截面形狀、荷載偏心率、配筋率對(duì)鋼管混凝土長(zhǎng)柱耐火性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果用于現(xiàn)行eurocode4part1.2的設(shè)計(jì)規(guī)則評(píng)估這類新型截面鋼管混凝土柱的耐火性能。

關(guān)于矩形、圓形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)若干設(shè)計(jì)或?qū)彶閱?wèn)題簡(jiǎn)述——鋼管混凝土柱在多高層各類建筑結(jié)構(gòu)體系中的應(yīng)用、特別是在抗震等級(jí)為一級(jí)或特一級(jí)的高層結(jié)構(gòu)或承受大偏心受壓的框架柱中的應(yīng)用逐漸廣泛。

已有文獻(xiàn)給出了火災(zāi)下普通圓形鋼管混凝土柱設(shè)計(jì)軸向屈曲載荷的計(jì)算方法。該文將其延伸至圓形和橢圓形鋼筋混凝土鋼管柱領(lǐng)域,這對(duì)完成計(jì)劃十分必要。根據(jù)歐洲規(guī)范4第1.2節(jié)第4.3.5.1條復(fù)合柱的抗火設(shè)計(jì)方法,基于新參數(shù)分析結(jié)果(包括不同外徑、不同鋼管壁厚、不同長(zhǎng)細(xì)比、配筋率以及受火時(shí)間)對(duì)該方法進(jìn)行完善。這些參數(shù)的研究結(jié)果與設(shè)計(jì)方法相結(jié)合,得到適當(dāng)?shù)墓?并針對(duì)不同部分生成相應(yīng)表格。該方法適用于配筋率不超過(guò)5%、長(zhǎng)細(xì)比較大的軸心受壓圓形和橢圓形鋼筋混凝土鋼管柱,對(duì)歐洲規(guī)范4第1.2節(jié)的限制范圍進(jìn)行了擴(kuò)展。

根據(jù)幾何等效原理,分別建立了方形和圓形鋼管梁半剛性護(hù)欄,采用顯式非線性有限元分析方法,模擬了汽車碰撞兩種鋼管梁半剛性護(hù)欄的動(dòng)態(tài)響應(yīng),對(duì)比研究了碰撞過(guò)程中兩種護(hù)欄的最大應(yīng)力、橫向位移和護(hù)欄系統(tǒng)及其各部件的吸能特性。結(jié)果表明,兩種護(hù)欄形式都有較好的防護(hù)作用,方形鋼管梁半剛性護(hù)欄的最大位移和最大mises應(yīng)力較圓形鋼管梁半剛性護(hù)欄小,但其變形吸能效果明顯比圓形鋼管梁半剛性護(hù)欄的吸能效果差。

對(duì)方鋼管和鋼管混凝土的局部屈曲進(jìn)行研究,主要分析不同的深厚比對(duì)鋼構(gòu)件的影響。通過(guò)對(duì)24個(gè)深厚比數(shù)值為50~125的構(gòu)件進(jìn)行試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),混凝土的存在會(huì)影響已有的屈曲模式,并顯著增加鋼管混凝土的屈曲承載力。采用abaqus軟件建立數(shù)值模型,并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行有效對(duì)比。從設(shè)計(jì)角度來(lái)看,當(dāng)構(gòu)件深厚比高于50時(shí),計(jì)算鋼構(gòu)件對(duì)鋼管混凝土承載力貢獻(xiàn)的同時(shí)應(yīng)包含局部屈曲效應(yīng)。例如,對(duì)深厚比超過(guò)120的細(xì)長(zhǎng)板,其后屈曲效應(yīng)能明顯增加其承載能力,所以在計(jì)算鋼構(gòu)件對(duì)承載能力的貢獻(xiàn)時(shí)應(yīng)考慮這一效應(yīng)。最后,提出計(jì)算包括短粗和細(xì)長(zhǎng)鋼結(jié)構(gòu)復(fù)合截面的承載力計(jì)算公式,并通過(guò)了大量試驗(yàn)結(jié)果的驗(yàn)證。

介紹了方形、圓形鋼管混凝土極限承載力的理論計(jì)算方法,極限承載力理論計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比較為吻合,為圓形、方形鋼管混凝土極限承載力的設(shè)計(jì)提供一定的理論依據(jù)。

圓形鋼管混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)局部抗拉強(qiáng)度的研究——介紹了鋼管混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)局部抗拉強(qiáng)度的試驗(yàn)方法，并通過(guò)對(duì)5個(gè)節(jié)點(diǎn)局部試驗(yàn)構(gòu)件的加載試驗(yàn)的考察和相應(yīng)的有限元計(jì)算結(jié)果的分析，討論了鋼管混凝土柱—鋼梁翼緣節(jié)點(diǎn)的屈服機(jī)理以及以屈服線理論為基礎(chǔ)的局部抗拉全...

超高圓形鋼管混凝土疊合清水柱模板工藝創(chuàng)新

1附錄f圓形鋼管混凝土構(gòu)件設(shè)計(jì)f.1構(gòu)件設(shè)計(jì)f.1.1鋼管混凝土單肢 (2)

本文簡(jiǎn)要介紹了廈門希爾頓酒店結(jié)構(gòu)體系中方形鋼管混凝土柱的設(shè)計(jì)。

方形截面鋼管混凝土延性研究——通過(guò)對(duì)12個(gè)方形截面鋼管混凝土（以下簡(jiǎn)稱為方鋼管混凝土）軸向壓縮的荷載—變形有關(guān)系的試驗(yàn)研究，考察了不同套箍系數(shù)下方鋼管混凝土的廷性指標(biāo)．證明了鋼管對(duì)核心混凝土約束的有效性。

文章簡(jiǎn)要介紹了圓形鋼管支撐座位深基坑的內(nèi)支撐體系的特點(diǎn)、方案選擇及施工要點(diǎn),并以洲頭咀隧道工程中的應(yīng)用加以說(shuō)明。

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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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。