不同载荷作用下空心钢管混凝土脱落性能试验

进行了11根圆形和正方形截面的空心钢管混凝土轴心受压长柱试验,研究了空心率、长细比和截面形式对空心钢管混凝土长柱承载力性能的影响,并对空心钢管混凝土轴压长柱的破坏形态进行了分析。分析结果表明,空心钢管混凝土长柱的破坏形态接近于空钢管长柱。同时在前人所做的轴压长柱试验数据基础上,进行了《薄壁离心钢管混凝土结构技术规程》(dl/t5030-1996)与给出的空心钢管混凝土轴压长柱承载力计算公式的对比,表明给出的公式与试验结果吻合较好,说明使用该公式计算轴压长柱承载力是可行的。

介绍了离心法生产的空心钢管混凝土构件轴心受压时的工作性能.工作性能是随着套箍系数和空心率的变化而变化,呈系列化和连续性.符合统一理论的推断.进行了圆形,方形和多边形轴压短柱的试验,试验结果与计算结果吻合很好.同时导出轴心受压时的强度设计公式,该公式对各种多边形截面和方形截面都适用,使用方便,设计简单.

结构在遭受意外荷载作用下的抗倒塌能力是目前工程师比较关心的问题,而柱子作为重要的受力构件,其安全性将直接关系到整个结构的安全,汽车撞击是一种常见的意外作用,研究柱构件在汽车撞击作用下的耐撞性具有一定的实际意义。本文首先采用有限元方法对实心和空心钢管混凝土构件在侧向落锤冲击作用下的试验进行模拟及验证。在此基础上,针对实心和空心钢管混凝土柱在汽车撞击作用下的响应做了全程的仿真计算,并对冲击力的特点及构件的破坏情况进行了分析,得出了汽车撞击荷载及构件的耐撞性随着空心率变化的规律,并给出汽车冲击力的计算方法。

实空心钢管混凝土柱在汽车撞击下的性能研究

第３１卷第２期 ２　０　１　３年２月 水　电　能　源　科　学 ｗａｔｅｒ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ａｎｄ　ｐｏｗｅｒ ｖｏｌ．３１ｎｏ．２ ｆｅｂ．２　０　１　３ 文章编号：１０００－７７０９（２０１３）０２－０１１６－０４ 空心钢管混凝土组合柱抗震性能研究 吴军中１，张燎军１，张晓莉２ （１．河海大学水利水电学院，江苏南京２１００９８；２．中国水电顾问集团西北勘测设计研究院，陕西西安７１００６５） 摘要：为研究水电站厂房空心钢管混凝土组合柱抗震性能，以新疆某水电站钢管混凝土厂房组合柱结构构造 形式为例，应用有限元软件ａｄｉｎａ建立了矩形实心及空心钢管混凝土厂房组合柱结构三维有限元模型，探 讨了自振特性，并通过时程分析方法研究不同空心率模型在地震动输入情况下钢管和内部核心混凝土的动 应力、动位移响应。结果表明，矩形空心钢管混凝土组合柱比实

第３１卷第２期 ２　０　１　３年２月 水　电　能　源　科　学 ｗａｔｅｒ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ａｎｄ　ｐｏｗｅｒ ｖｏｌ．３１ｎｏ．２ ｆｅｂ．２　０　１　３ 文章编号：１０００－７７０９（２０１３）０２－０１１６－０４ 空心钢管混凝土组合柱抗震性能研究 吴军中１，张燎军１，张晓莉２ （１．河海大学水利水电学院，江苏南京２１００９８；２．中国水电顾问集团西北勘测设计研究院，陕西西安７１００６５） 摘要：为研究水电站厂房空心钢管混凝土组合柱抗震性能，以新疆某水电站钢管混凝土厂房组合柱结构构造 形式为例，应用有限元软件ａｄｉｎａ建立了矩形实心及空心钢管混凝土厂房组合柱结构三维有限元模型，探 讨了自振特性，并通过时程分析方法研究不同空心率模型在地震动输入情况下钢管和内部核心混凝土的动 应力、动位移响应。结果表明，矩形空心钢管混凝土组合柱比实

采用落锤冲击实验和有限元方法对空心钢管混凝土构件的抗侧向冲击性能进行研究.实验结果表明:当空心率相同时,随着冲击速度的增加,构件的变形增大;当锤重和冲击速度不变时,随着构件空心率的增大,构件变形增加、所受的冲击力减小.采用有限元方法与实验结果进行对比分析,两者结果相符;同时采用有限元方法分析了材料强度、边界条件和空心率等因素对构件抗侧向冲击性能的影响,结果表明,提高材料的强度、加强构件的边界约束可以提高构件的抗冲击性能,而空心率的增大降低了构件的抗冲击性能.

本文考虑将干冰放置于空心钢管混凝土构件的内部空心中,干冰将逐步气化,变为二氧化碳气体,通过设计一定的试验设备来控制其压力,使得该高压气体能在较短时间内有效地渗透进混凝土中,与混凝土中的ca(oh)2发生碳化反应。试验研究表明,该试验装置安全可靠,能使空心钢管混凝土内表面发生一定深度的碳化,为二氧化碳在改良混凝土性能的应用方面提供了一种新思路。本试验的研究内容,目前国内外还没有相关报道,属国内外首创。

介绍了空心钢管混凝土构件的承载力计算方法，通过对某工业厂房分别建立型钢和空心钢管混凝土的有限元分析模型,对比分析了不同结构的抗震性能及经济性，结果表明，空心钢管混凝土具有良好的抗震性能，且能够节约建造成本。

空心钢管混凝土结构在我国的发展_钟善桐

将复式钢管混凝土空心柱分成混凝土、内钢管和外钢管三部分,将其作为拟平面轴对称问题进行分析,考虑混凝土和内、外钢管的径向位移、纵向应变协调,建立了复式钢管混凝土空心柱抗压刚度计算公式,并得到了复式空心钢管混凝土柱在轴力作用下的应力分配比。同时分析了核心混凝土泊松比、内钢管泊松比、外钢管泊松比、内钢管壁厚、外钢管壁厚对复式空心钢管混凝土柱的抗压钢管和应力分配比的影响,得到了复式空心钢管混凝土柱轴压应力不是按弹性模量比分配、内外层钢管壁厚和泊松比对彼此无显著影响等结论。

文章以某纯钢结构工业厂房为研究对象,根据钢管混凝土统一理论的指导,运用经作者修正后的钢管混凝土轴压承载力强度设计公式,设计采用空心钢管混凝土柱的工业厂房,在等效刚度条件下与纯钢柱厂房进行对比分析,考察结构抗震性能的重要参数,并比较经济效益.结果表明,在等效刚度条件下,空心钢管混凝土柱厂房比纯钢结构柱厂房柱顶位移更小,柱底反力更大;空心钢管混凝土柱厂房能节约6%费用.

在轴压试验结果的基础上,选择合理的材料本构关系模型,应用有限元软件abaqus对空心圆钢管混凝土短柱进行了有限元模拟,着重讨论了有限元模型的建立方法,并通过模拟结果与试验结果的对比验证了有限元模型的合理性。

目前关于钢管混凝土轴压承载力的计算理论和方法很多,其中分别有针对实心或空心截面、圆形或方形及多边形的。按"统一理论"的思想,不论截面是实心或空心,圆形或多边形,它们的性质应该是统一且连续的,那么计算公式也应该是完全统一且连续的,而现有的计算方法多针对其中部分截面形式或有不连续的情况。基于此推论,本文在基于厚壁圆筒理论建立的圆形实空心钢管混凝土承载力统一计算公式的基础上,将其进一步扩展到多边形截面上,最终得到可以同时适用于实心和空心,圆形和多边形的轴压承载力统一计算公式。

文章以某纯钢结构工业厂房为研究对象,根据钢管混凝土统一理论的指导,运用经作者修正后的钢管混凝土轴压承载力强度设计公式,设计采用空心钢管混凝土柱的工业厂房,在等效刚度条件下与纯钢柱厂房进行对比分析,考察结构抗震性能的重要参数,并比较经济效益.结果表明,在等效刚度条件下,空心钢管混凝土柱厂房比纯钢结构柱厂房柱顶位移更小,柱底反力更大;空心钢管混凝土柱厂房能节约6%费用.

在轴压试验结果的基础上,选择合理的材料本构关系模型,应用大型通用ansys有限元软件对四边形和八边形空心钢管混凝土短柱进行了有限元模拟,着重讨论了有限元模型的建立方法,并通过模拟结果与试验结果的对比,验证了有限元模型的合理性。

根据钢管和混凝土界面处的变形协调和平衡条件,利用乐甫位移函数得出的厚壁圆筒在两端和内外壁分别受均布压力作用下的空间轴对称问题解,求出轴向压力作用下空心钢管混凝土桩体弹性力学解析解。应用解析解研究了钢管对混凝土的初期约束作用及其塑性屈服条件,并研究了空心和实心混凝土内柱应力分布特点及其塑性发展的趋势。

进行了55根各种截面的空心钢管混凝土轴心受压短柱试验,研究了不同截面参数情况下,空心钢管混凝土轴压短柱承载力性能变化,研究了空心率对平均应力与纵向应变性能的影响。研究结果表明:圆形截面试件的承载力高于其他类型截面的试件,试件空心率越小,试件的承载力越高,轴压曲线的弹塑性阶段越长,同时曲线的下降段越趋平缓,随着空心率的变化,短柱的轴压曲线呈系列化,上述结果体现了空心钢管混凝土结构的连续性。同时根据试验结果验证了空心钢管混凝土轴压短柱组合强度标准值的计算公式,计算值与试验值相比吻合良好,说明使用该公式计算空心钢管混凝土轴心受压短柱的承载力是可行的。

介绍了离心法生产的各种截面空心钢管混凝土构件轴心受压时的工作性能。工作性能是随着套箍系数和空心率的变化而变化,呈系列化和连续性.符合统一理论的推断.用有限元法确定各种截面构件的组合抗压强度标准值和设计值,按具有e0=l/1000初始偏心的受压构件用有限元法确定圆钢管混凝土构件轴心受压的临界应力,对于多边形和方形截面构件,根据等效圆截面的欧拉临界应力的比较,导得多边形和方形截面构件的轴压稳定系数,以及空心多边形和方形截面构件的轴压稳定系数。进行了圆形,方形和多边形轴压短柱的试验,试验结果与计算结果吻合很好。同时导出轴心受压时统一的强度和稳定承载力设计公式,该公式对各种实心和空心,圆形和多边形截面都适用,使用方便,可供设计采用。

通过有限元方法对具有相同外钢管尺寸的不同空心率的钢管混凝土,在不同的火灾荷载下的耐火性能进行分析,并对中空注水影响空心钢管混凝土的耐火性能进行研究。结果表明:火灾荷载比较大时,钢管混凝土构件的耐火时间随着空心率的增加先增加后减小;火灾荷载比较小时,构件的耐火时间随着空心率的增加基本呈线性减小。在火灾荷载比较大时,中空注水对耐火时间的影响很小;在火灾荷载比较小时,注水能明显地改善构件的耐火时间。在此基础上,给出不同火灾荷载比下空心钢管混凝土保护层厚度的简化计算方法和建议。

空心钢管体积

关于实心钢管混凝土的耐火性能已有大量的实验研究,而空心钢管混凝土的耐火实验目前还非常少见。针对这一不足,对空心钢管混凝土进行了耐火实验研究,其中考虑了不同的空心率,并对中空注水对构件耐火性能的影响也进行了实验研究。实验结果表明:在相同的荷栽比下,构件的耐火时间随空心率先增大后减小。当空心率较小时,中空注水对构件耐火时间的提高作用不明显;当空心率较大时,注水对耐火时间的提高才体现出来。