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外套方钢管夹层混凝土加固方CFST柱压弯承载力计算方法
1
作者 卢亦焱 柳永达 +2 位作者 刘真真 马文涛 祝涛 《防灾减灾工程学报》 北大核心 2025年第1期47-58,共12页
为研究外套方钢管夹层混凝土加固方钢管混凝土(CFST)柱的压弯承载力,进行3个原CFST柱和7个外套方钢管夹层混凝土加固方CFST柱(组合加固柱)试件的偏压试验,分析了试件的破坏形态和荷载—跨中挠度曲线。在试验基础上,通过纤维模型法对258... 为研究外套方钢管夹层混凝土加固方钢管混凝土(CFST)柱的压弯承载力,进行3个原CFST柱和7个外套方钢管夹层混凝土加固方CFST柱(组合加固柱)试件的偏压试验,分析了试件的破坏形态和荷载—跨中挠度曲线。在试验基础上,通过纤维模型法对258个组合加固柱进行参数分析,分析了夹层混凝土强度、外套钢管厚度和屈服强度对组合加固柱N/N_(u)-M/M_(u)曲线的影响。研究结果表明:原CFST柱和组合加固柱的破坏形态基本一致,均为典型的弯曲型破坏,组合加固柱加固部分与原CFST柱变形协调良好;夹层混凝土强度的提高、外套钢管厚度和屈服强度的降低使试件N/N_(u)-M/M_(u)曲线呈现外凸趋势;在这些因素当中,夹层混凝土强度对平衡点位置影响效果最显著,钢管厚度和屈服强度对平衡点位置影响不大。基于试验和数值模拟结果,提出了组合加固柱压弯承载力计算方法。通过公式得到的压弯承载力计算值与试验值、纤维模型法模拟值的误差均在10%以内,表明计算方法可准确预测外套方钢管夹层混凝土加固方CFST柱压弯承载力,为工程应用提供参考。 展开更多
关键词 外套钢管 夹层混凝土 钢管混凝土柱 纤维模型法 N/N_(u)-M/M_(u)曲线
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L形冷弯薄壁型钢组合钢管混凝土柱轴压性能
2
作者 吴丽丽 刘艳霞 +1 位作者 武海鹏 韩港豪 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS 北大核心 2025年第1期77-91,共15页
为解决异形钢管混凝土柱阴角对其承载力的影响,提出了用1个冷弯薄壁方钢管和2个U形钢管焊接成L形钢管,内填充混凝土形成L形冷弯薄壁型钢组合钢管混凝土柱形式。设计了5组共10根试件的轴压试验,并开展了有限元参数分析,研究了钢管厚度、... 为解决异形钢管混凝土柱阴角对其承载力的影响,提出了用1个冷弯薄壁方钢管和2个U形钢管焊接成L形钢管,内填充混凝土形成L形冷弯薄壁型钢组合钢管混凝土柱形式。设计了5组共10根试件的轴压试验,并开展了有限元参数分析,研究了钢管厚度、U形管外伸长度和钢材强度等参数对构件承载力和延性等力学性能的影响。结果表明:该类试件的主要破坏形态为中上部局部鼓曲破坏,适量增大U形管外伸长度可以提高承载力,但增大到一定程度之后易发生弯扭破坏;承载力和延性随着钢管厚度和钢材强度增大而增加;混凝土强度对构件的初始刚度和峰值荷载的影响都很小,但对曲线下降段的影响较大;试件端部和中部截面阴角处的混凝土应力值比各边中部更大,说明采用U形钢管与方钢管组合的方式改善了阴角处钢管对混凝土约束普遍较弱的问题。基于“统一理论”,给出了两种承载力建议计算公式,与试验结果吻合较好,两种计算方法在0.44~1.94的约束效应系数范围内具有良好的适用性。 展开更多
关键词 L形 U形管 钢管混凝土柱 轴心受压 承载力
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新型防脱空预制方钢管混凝土柱轴压性能试验研究及有限元分析
3
作者 郭家逸 闫翔宇 +2 位作者 张浩泽 陈志华 白成军 《河北大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期123-130,共8页
为解决方钢管混凝土柱施工过程中出现的钢管与混凝土界面脱空问题,提出一种后浇自密实灌浆料的预制方钢管混凝土柱,通过轴压试验研究其力学性能和破坏模式,并提出其轴压承载力计算公式,参数化分析预留缝隙厚度、后浇灌浆料强度等因素对... 为解决方钢管混凝土柱施工过程中出现的钢管与混凝土界面脱空问题,提出一种后浇自密实灌浆料的预制方钢管混凝土柱,通过轴压试验研究其力学性能和破坏模式,并提出其轴压承载力计算公式,参数化分析预留缝隙厚度、后浇灌浆料强度等因素对该新型防脱空预制方钢管混凝土柱轴压性能的影响规律.结果表明:浇筑自密实灌浆料的预制方钢管混凝土柱能够有效避免界面脱空现象的出现,且极限承载力高于相同强度等级现浇钢管混凝土柱,20 mm预留缝隙使用C40灌浆料后,其承载力约提升4%,峰值荷载对应位移更大,试件变形能力得到提高;提高后浇灌浆料强度等级可以有效提高其轴压性能,选取C40灌浆料时相比选用C30灌浆料极限承载力可提高4.65%. 展开更多
关键词 防脱空预制方钢管混凝土柱轴压性能 界面脱空 有限元分析
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BFRP筋-海水海砂钢管混凝土叠合柱的轴压性能
4
作者 岳鹏飞 魏洋 +2 位作者 董志强 张依睿 黄哲 《林业工程学报》 北大核心 2025年第3期154-162,共9页
钢管混凝土叠合柱由截面中部的钢管混凝土和钢管外的钢筋混凝土叠合而成,力学性能突出,但在沿海地区工程结构受侵蚀因子影响严重,面临耐久性不足的问题。结合耐腐蚀性能优秀的玄武岩纤维复合材料,提出一种玄武岩纤维增强复合材料(basalt... 钢管混凝土叠合柱由截面中部的钢管混凝土和钢管外的钢筋混凝土叠合而成,力学性能突出,但在沿海地区工程结构受侵蚀因子影响严重,面临耐久性不足的问题。结合耐腐蚀性能优秀的玄武岩纤维复合材料,提出一种玄武岩纤维增强复合材料(basalt fiber-reinforced polymer,BFRP)筋-海水海砂混凝土柱内置钢管混凝土的叠合结构。通过对8根方形BFRP筋-海水海砂钢管混凝土叠合柱的轴压试验,研究BFRP箍筋间距、钢管边长及厚度对叠合柱轴压性能的影响。结果表明,BFRP箍筋、钢管复合约束叠合柱的轴压性能明显优于单一BFRP筋约束混凝土,随着箍筋间距从100 mm减小到70 mm,叠合柱的承载力提升了1.2%~20.6%;钢管厚度由2.5 mm增加到5.0 mm时,叠合柱的承载力提升了10.1%~29.7%。最终,结合BFRP筋与FRP-钢管的复合约束效应,提出了BFRP筋-海水海砂混凝土叠合柱的承载能力计算模型,可实现对本研究叠合柱承载能力的准确计算。 展开更多
关键词 BFRP筋 海水海砂混凝土 钢管混凝土叠合柱 轴压试验 计算模型
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基于OpenSees平台的CFRP加固震损矩形钢管再生混凝土柱抗震性能研究
5
作者 彭胜 陈乃萌 +1 位作者 许成祥 伍彩 《工程抗震与加固改造》 北大核心 2025年第3期114-122,共9页
为了研究CFRP加固震损矩形钢管再生混凝土(rectangular recycled aggregate concrete-filled steel tube,RRACFST)柱的抗震性能,建立了RRACFST柱地震损伤后塑性铰的理论计算公式,通过OpenSees平台开展了CFRP加固震损RRACFST柱抗震性能... 为了研究CFRP加固震损矩形钢管再生混凝土(rectangular recycled aggregate concrete-filled steel tube,RRACFST)柱的抗震性能,建立了RRACFST柱地震损伤后塑性铰的理论计算公式,通过OpenSees平台开展了CFRP加固震损RRACFST柱抗震性能模拟和影响因素分析。通过试验值与模拟值比较,发现二者吻合较好,说明OpenSees模拟平台能够较好地研究CFRP加固震损RRACFST柱的抗震性能。构建的RRACFST柱地震损伤后塑性铰理论计算公式,能够为该类结构的抗震加固设计提供理论依据。塑性铰理论公式的限制和边界条件包括再生粗骨料取代率∈[0,100%]、混凝土强度∈[C30,C60]、轴压比∈[0,0.7]、钢材强度∈[Q235,Q420]、钢管厚度∈[2mm,6mm]和长细比∈[7.5,12]。CFRP加固重度损伤RRACFST柱抗震性能最佳参数组合包括再生粗骨料取代率为50%,混凝土强度为C40,轴压比为0.3,钢材强度为Q345级,钢管厚度为3mm以及长细比为7.5。 展开更多
关键词 矩形钢管再生混凝土柱 CFRP加固 塑性铰 OpenSees平台 抗震性能
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L形方钢管再生混凝土组合异形柱偏压承载力计算方法
6
作者 马腾飞 陈志华 杜颜胜 《建筑科学与工程学报》 北大核心 2025年第1期82-89,共8页
基于叠加原理,在《矩形钢管混凝土组合异形柱技术规程》提供的理论计算公式基础上,研究了L形方钢管再生混凝土组合异形柱偏压承载力计算方法。在考虑再生混凝土有效约束面积影响的基础上,提出了L形方钢管再生混凝土组合异形柱偏压承载... 基于叠加原理,在《矩形钢管混凝土组合异形柱技术规程》提供的理论计算公式基础上,研究了L形方钢管再生混凝土组合异形柱偏压承载力计算方法。在考虑再生混凝土有效约束面积影响的基础上,提出了L形方钢管再生混凝土组合异形柱偏压承载力计算公式,绘制出轴力-弯矩关系曲线。结果表明:通过引入钢管对内填再生混凝土的约束效应系数,考虑钢管对不同粗骨料取代率再生混凝土的有效约束作用,并根据约束强弱将钢管对内填再生混凝土的约束区域进行划分,可得到再生混凝土的有效约束面积;通过与试验及数值模拟结果对比,验证了L形方钢管再生混凝土组合异形柱偏压承载力计算公式的有效性,该公式可用于预测L形方钢管再生混凝土组合异形柱的偏压承载力,轴力-弯矩关系曲线可较为准确且安全地预测试件的承载力。 展开更多
关键词 方钢管混凝土柱 L形异形柱 再生混凝土 偏压承载力 计算方法
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带U形件的方钢管混凝土柱-钢梁端板连接节点抗震性能研究
7
作者 胡佳堤 聂少锋 +3 位作者 蒋鑫 姚欣梅 张犇 王俊凯 《建筑科学与工程学报》 北大核心 2025年第3期68-79,共12页
对带U形件的方钢管混凝土柱-钢梁端板连接节点的抗震性能进行了数值研究;在验证有限元模型正确性的基础上,研究了U形件翼缘高度、腹板宽度、中部断开长度和梁柱线刚度比对该节点破坏模式、滞回性能、骨架曲线等的影响。结果表明:该节点... 对带U形件的方钢管混凝土柱-钢梁端板连接节点的抗震性能进行了数值研究;在验证有限元模型正确性的基础上,研究了U形件翼缘高度、腹板宽度、中部断开长度和梁柱线刚度比对该节点破坏模式、滞回性能、骨架曲线等的影响。结果表明:该节点滞回曲线饱满,具有良好的抗震性能;U形件嵌入柱内混凝土并在U形件中部设置加劲肋起到了保护核心区混凝土和塑性铰外移远离节点域的作用,满足“强节点,弱构件”的抗震设计原则;U形件腹板宽度由0.58a增大至a(a为柱边长)时,节点初始转动刚度降低26.37%,延性系数降低62.86%,建议U形件腹板宽度取0.58a~0.75a;U形件中部断开长度由0增加到0.3h(h为梁高)时,节点的承载力降低不超过1%,建议断开长度不超过0.3h;梁柱线刚度比对节点抗震性能影响较大,梁柱线刚度比由0.255增加到0.549时,试件的最大弯矩增大了72%,节点初始转动刚度增加了40%;轴压比由0.30增大到0.90时,试件最大弯矩减小4.1%,节点延性系数降低4.7%,建议轴压比限值为0.7。 展开更多
关键词 方钢管混凝土柱 U形件 端板连接 抗震性能 数值分析
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强震山区悬索桥钢管混凝土组合桥塔设计研究
8
作者 曹发辉 牟廷敏 +3 位作者 梁健 汪洋 陈立 赵祖军 《铁道工程学报》 北大核心 2025年第3期24-29,共6页
研究目的:本文以高烈度地震山区1030m跨的悬索桥——四川卡哈洛金沙江大桥为研究背景,针对传统钢筋混凝土桥塔地震响应大,从而结构尺寸大导致经济性下降的情况,对钢结构、钢管混凝土结构、钢筋混凝土、新型钢管混凝土叠合柱4种形式的桥... 研究目的:本文以高烈度地震山区1030m跨的悬索桥——四川卡哈洛金沙江大桥为研究背景,针对传统钢筋混凝土桥塔地震响应大,从而结构尺寸大导致经济性下降的情况,对钢结构、钢管混凝土结构、钢筋混凝土、新型钢管混凝土叠合柱4种形式的桥塔方案进行比选,提出了适合于强震山区合理的悬索桥桥塔结构形式,并对其关键构造进行详细的论证分析。研究结论:(1)单跨双铰悬索桥桥塔的地震力主要来源于其自身;(2)钢管混凝土组合塔自重较轻,相对于混凝土桥塔地震响应大幅改善;(3)钢管混凝土叠合柱桥塔方案构造简洁、受力合理、施工可实施性好,构造上需重点解决塔顶和塔底的传力问题,核心混凝土处于三向受压状态是关键因素;(4)本研究成果可为高烈度地震区大跨悬索桥桥塔设计提供参考。 展开更多
关键词 悬索桥 桥塔 钢管混凝土 钢管混凝土叠合柱 抗震设计
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反复荷载下圆钢管型钢再生混凝土组合柱恢复力模型研究 被引量：2
9
作者 马辉 刘一 +1 位作者 赵艳丽 白恒宇 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期320-327,共8页
为建立圆钢管型钢再生混凝土组合柱的恢复力模型,对11根圆钢管型钢再生混凝土组合柱试件进行了低周反复荷载试验研究,考虑了再生骨料取代率、配钢率及钢管径厚比等不同设计参数的影响,分析了组合柱的地震破坏形态及滞回性能。基于组合... 为建立圆钢管型钢再生混凝土组合柱的恢复力模型,对11根圆钢管型钢再生混凝土组合柱试件进行了低周反复荷载试验研究,考虑了再生骨料取代率、配钢率及钢管径厚比等不同设计参数的影响,分析了组合柱的地震破坏形态及滞回性能。基于组合柱的力学特征及曲线形状,提出了圆钢管型钢再生混凝土组合柱骨架曲线的三折线参数模型,采用理论推导与数据拟合的方法确定了组合柱骨架曲线的模型参数。在此基础上,给出了组合柱的滞回规则和卸载规律,构建了组合柱的恢复力模型,计算滞回曲线与试验滞回曲线吻合良好,表明该恢复力模型较好地反映了反复荷载下组合柱的受力特征点及滞回性能,可为此类组合柱的推广提供技术参考。 展开更多
关键词 型钢再生混凝土 钢管再生混凝土柱 恢复力模型 骨架曲线 滞回曲线
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钢管预置集料混凝土中长柱受压性能试验 被引量：1
10
作者 吕晶 郑健龙 +2 位作者 韩文超 张金翼 赵欢 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期2247-2259,共13页
为了探究钢管预置集料混凝土中长柱受压性能,首先,考虑混凝土类型、混凝土强度、径厚比、长径比和偏心率等参数影响,设计了11根钢管预置集料混凝土中长柱和3根普通钢管混凝土中长柱;其次,通过轴压和偏压试验,并结合有限元分析法,研究了... 为了探究钢管预置集料混凝土中长柱受压性能,首先,考虑混凝土类型、混凝土强度、径厚比、长径比和偏心率等参数影响,设计了11根钢管预置集料混凝土中长柱和3根普通钢管混凝土中长柱;其次,通过轴压和偏压试验,并结合有限元分析法,研究了试件破坏形态、承载力、变形特征等变化规律;最后,基于极限平衡理论,提出了适用于钢管预置集料混凝土中长柱轴压与偏压承载力计算公式。研究结果表明:钢管预置集料混凝土中长柱破坏形态与普通钢管混凝土中长柱的破坏形态相似,均为弯曲失稳破坏;钢管预置集料混凝土中长柱承载能力与普通钢管混凝土中长柱承载能力相当,但钢管预置集料混凝土试件轴向刚度是普通钢管混凝土试件轴向刚度的1.2倍左右,表现出良好的抗变形能力;钢管预置集料混凝土中长柱径厚比由39.75降低至19.88,承载能力提高33.8%;长径比由6增大至15时,承载能力降低20.5%;偏心率由0.25增大至1.0时,承载力降低49.5%;钢管预置集料混凝土中长柱稳定系数受混凝土强度和径厚比影响较小,但随着长径比和偏心率增大而近乎呈线性降低趋势。本文提出的承载力计算公式可为钢管预置集料混凝土中长柱设计提供参考。 展开更多
关键词 钢管混凝土 预置集料混凝土 中长柱 受压性能 承载力计算方法
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圆钢管型钢再生混凝土组合柱滞回性能非线性有限元分析 被引量：1
11
作者 马辉 张国恒 +2 位作者 白恒宇 席嘉诚 赵艳丽 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期148-157,共10页
基于圆钢管型钢再生混凝土组合柱低周反复荷载试验研究,采用OpenSees软件对该组合柱进行了滞回性能数值分析,获取了组合柱的滞回曲线及抗震性能指标,并与试验结果进行了比较,验证了组合柱数值模型的合理性。在此基础上,对组合柱的滞回... 基于圆钢管型钢再生混凝土组合柱低周反复荷载试验研究,采用OpenSees软件对该组合柱进行了滞回性能数值分析,获取了组合柱的滞回曲线及抗震性能指标,并与试验结果进行了比较,验证了组合柱数值模型的合理性。在此基础上,对组合柱的滞回性能开展了参数影响分析。结果表明:再生骨料取代率从0增大到100%,组合柱的峰值荷载下降了7.78%,延性略有降低;提高再生混凝土强度、型钢强度及圆钢管强度,对于提升组合柱的承载力及刚度是有利的,但却使组合柱的脆性增大;随着轴压比的增大,组合柱的承载力呈现先上升后下降的趋势,而延性逐渐变差;型钢配钢率从5.54%增至9.99%,组合柱的峰值荷载提高了24.34%,但对于改善组合柱的延性不明显;增大钢管壁厚对组合柱的承载力和延性均是有利的。 展开更多
关键词 钢管再生混凝土 型钢再生混凝土 组合柱 滞回性能 有限元分析
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反复荷载下圆钢管型钢再生混凝土组合柱耗能能力及延性分析 被引量：1
12
作者 马辉 胡杰江 +2 位作者 赵艳丽 刘方达 席嘉诚 《世界地震工程》 北大核心 2024年第2期55-64,共10页
对11个圆钢管型钢再生混凝土组合柱试件进行了低周反复荷载试验,观察了组合柱的破坏形态及特征,获取了组合柱的滞回曲线、等效粘滞阻尼系数、延性系数及侧向位移角等性能指标,分析了再生粗骨料取代率、型钢截面形式、轴压比、型钢配钢... 对11个圆钢管型钢再生混凝土组合柱试件进行了低周反复荷载试验,观察了组合柱的破坏形态及特征,获取了组合柱的滞回曲线、等效粘滞阻尼系数、延性系数及侧向位移角等性能指标,分析了再生粗骨料取代率、型钢截面形式、轴压比、型钢配钢率和圆钢管径厚比等参数对组合柱耗能能力及延性的影响规律。结果表明:反复荷载作用下组合柱呈压弯塑性铰破坏模式;组合柱的荷载-位移滞回曲线饱满呈纺梭形,屈服位移后的等效粘滞阻尼系数在0.30~0.48之间,平均位移延性系数大于3.0,极限侧向位移角介于1/30~1/20之间且均大于规范限值1/50,组合柱表现出良好的耗能能力和延性。此外,组合柱的耗能能力和延性受再生粗骨料取代率的影响较大,全再生混凝土较普通混凝土耗能能力下降14.5%;增加钢管壁厚或型钢配钢率有利于提升组合柱的耗能能力和延性,而增大轴压比则对组合柱的延性和变形不利;内置型钢采用箱型截面时,组合柱耗能及延性最优,与工字型钢相比,采用箱型截面型钢的组合柱耗能能力和延性分别提升了23.5%和51.9%。 展开更多
关键词 圆钢管再生混凝土柱 型钢再生混凝土 滞回耗能 位移延性 抗震性能
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钢管混凝土墩柱结构设计优化与力学性能研究 被引量：1
13
作者 黄万朋 侯可可 +3 位作者 赵同阳 刘士磊 姜洪义 袁啸 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第6期29-43,共15页
为了提高普通钢管混凝土墩柱的承载性能,满足井下巷道高度2.5~3.0m特定条件巷旁支护体的需求,提出了一种内配型钢钢管混凝土墩柱支护体,设计了满足井下巷道尺寸的特定长径比的钢管混凝土墩柱参数。对普通钢管与内配型钢钢管混凝土短柱... 为了提高普通钢管混凝土墩柱的承载性能,满足井下巷道高度2.5~3.0m特定条件巷旁支护体的需求,提出了一种内配型钢钢管混凝土墩柱支护体,设计了满足井下巷道尺寸的特定长径比的钢管混凝土墩柱参数。对普通钢管与内配型钢钢管混凝土短柱力学性能进行试验对比,并对钢管混凝土长柱轴压力学性能进行研究,结果表明:内配型钢钢管混凝土墩柱局部鼓曲现象及核心混凝土的破坏程度较轻,横向和纵向变形均小于普通钢管混凝土墩柱,在受力时破坏行为较为缓慢,延性性能较好;内配型钢钢管混凝土墩柱的极限承载力比普通钢管混凝土墩柱高约500kN;随着钢管管径的增加,钢管混凝土长柱的弹性极限应变为0.1%~0.6%,塑性极限应变为2.0%~6.7%,钢管混凝土长柱的承载能力受长径比的影响而显著降低,其破坏形式为明显的屈曲变形。研究结果可为钢管混凝土墩柱的结构优化和力学性能提升提供参考。 展开更多
关键词 巷道支护 钢管混凝土墩柱 内配型钢 结构优化 长、短柱力学性能
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矩形钢管混凝土束风机塔筒风振特性研究
14
作者 高翔 郭宏超 +1 位作者 郭品彰 梁刚 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2024年第2期98-107,共10页
随着风电资源优势区开发逐渐饱和,风电开发的重心开始向风资源条件相对恶劣的低风速地区转移,分布式、大功率、高塔筒和长叶片已经成为风电行业发展趋势。基于此提出了一种新型的矩形钢管混凝土束风机塔筒,该塔筒由矩形钢管混凝土束拼... 随着风电资源优势区开发逐渐饱和,风电开发的重心开始向风资源条件相对恶劣的低风速地区转移,分布式、大功率、高塔筒和长叶片已经成为风电行业发展趋势。基于此提出了一种新型的矩形钢管混凝土束风机塔筒,该塔筒由矩形钢管混凝土束拼接而成,具有强度高、刚度大和耗能能力强的优点。为研究该塔筒结构的风振响应特性,选用Kaimal脉动风速功率谱,采用谐波合成法模拟风荷载时程曲线,对其进行了动力时程分析,并计算了风振系数及等效静力风荷载。结果表明:该新型塔筒在额定风速下位移塔顶位移最大值为911.84 mm,对应的水平位移角为1/154,符合规范要求。塔筒各构件的强度较好,且具有较大的安全富余度。基于位移等效的阵风荷载因子法计算得到的风振系数值较低;在惯性风荷载法计算得到的等效静力风荷载作用下,结构位移、基底剪力与结构随机振动分析得到的基本一致。 展开更多
关键词 风机塔筒 矩形钢管混凝土束 风振响应 动力时程分析 等效静力风荷载
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爆炸荷载下预制节段拼装双层钢管混凝土墩柱的动力响应数值模拟
15
作者 李明鸿 刘晏辰 +3 位作者 夏梦涛 宗周红 甘露 陈振健 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期647-657,共11页
为提升装配式公路桥梁的抗爆防护能力,提出了一种新型预制节段拼装双层钢管混凝土(PS-CFDST)组合墩柱.基于非线性显式动力分析程序LS-DYNA建立了新型PS-CFDST墩柱在爆炸荷载作用下动力响应分析的精细有限元模型,并通过已有试验结果验证... 为提升装配式公路桥梁的抗爆防护能力,提出了一种新型预制节段拼装双层钢管混凝土(PS-CFDST)组合墩柱.基于非线性显式动力分析程序LS-DYNA建立了新型PS-CFDST墩柱在爆炸荷载作用下动力响应分析的精细有限元模型,并通过已有试验结果验证了模型的准确性.对爆炸荷载作用下PS-CFDST墩柱的动力响应进行数值模拟分析,研究了PS-CFDST墩柱在爆炸荷载作用下的破坏过程、损伤机理和耗能机制.运用参数化分析方法,研究了爆炸距离、节段数量和预应力水平等关键参数对PS-CFDST墩柱动力响应的影响,并在此基础上提出了PS-CFDST墩柱的抗爆设计建议.结果表明:PS-CFDST墩柱除通过材料塑性损伤耗能之外,节段接缝界面滑移耗能机制对耗能贡献可达40%以上;增大墩柱可接近距离是提升墩柱抗爆安全性的有效手段,增大预应力有利于减小柱中最大水平位移和墩底剪切滑移,从而提升PS-CFDST墩柱的抗爆性能. 展开更多
关键词 预制节段拼装墩柱 双层钢管混凝土 数值模拟 爆炸荷载 动力响应 损伤机理
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基于机器学习的CFST柱高温剩余强度系数预测方法
16
作者 宋岩升 肖广 +1 位作者 王浩然 王光远 《沈阳建筑大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第5期867-875,共9页
目的 为提高计算精度和速度,利用机器学习模型泛化数据,以预测CFST柱的高温剩余强度系数。方法 利用生成对抗网络将搜集到的110个试验结果泛化生成407组数据,据此训练机器学习模型,并使用试验结果评估其性能,以确定最优模型;然后使用生... 目的 为提高计算精度和速度,利用机器学习模型泛化数据,以预测CFST柱的高温剩余强度系数。方法 利用生成对抗网络将搜集到的110个试验结果泛化生成407组数据,据此训练机器学习模型,并使用试验结果评估其性能,以确定最优模型;然后使用生成数据输入建立的模型预测CFST柱高温剩余强度系数,并和现有计算方法进行对比。结果 建立的随机森林模型在性能度量上表现最好,拟合优度达到0.947 7,均方误差为0.001 8,精度为94.7%;预测结果误差在±10%内的数据为83%,在±20%内的数据为100%;剩余强度系数主要影响因素依次为温度、钢材屈服强度、混凝土抗压强度和横截面积,钢管厚度影响很小。结论 提出的预测方法优于现有计算方法,具有更快的计算速度、更小的结果误差以及更强的模型可解释性,该方法可为CFST柱抗火设计提供参考。 展开更多
关键词 钢管混凝土柱 剩余强度系数 机器学习 抗火设计
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四肢钢管混凝土格构柱试验研究及参数分析 被引量：2
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作者 黄志 熊陆增 +3 位作者 蒋丽忠 周旺保 谌湘文 戚菁菁 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期616-622,631,共8页
为研究四肢钢管混凝土格构柱的受力机理及抗震性能,对4根四肢格构柱进行拟静力试验研究及有限元分析。通过试验得到四肢钢管混凝土格构在低周往复荷载作用下的滞回曲线和骨架曲线,分析了试件破坏过程。研究结果表明:格构柱的耗能能力及... 为研究四肢钢管混凝土格构柱的受力机理及抗震性能,对4根四肢格构柱进行拟静力试验研究及有限元分析。通过试验得到四肢钢管混凝土格构在低周往复荷载作用下的滞回曲线和骨架曲线,分析了试件破坏过程。研究结果表明:格构柱的耗能能力及延性都较好;轴压比对试件的影响主要体现在破坏阶段,轴压比越大承载力下降段的斜率越大;长细比对试件受力性能有较大影响,随着长细比增大,试件的屈服位移和极限位移会增大,但水平承载力和破坏段的斜率会降低。建立了数值计算模型,并与试验结果进行对比,验证其正确性。并对不同高宽比、节间距与柱肢外径比等参数对试件弹性刚度和承载力的影响进行分析,结果表明:减小格构柱的高宽比和节间距与柱肢外径比对格构柱的受力性能有很大提升。建议实际工程中格构柱的高宽比不宜大于4.8;节间距与柱肢外径比低不宜大于7.0。 展开更多
关键词 钢管混凝土 格构柱 拟静力试验 参数分析 抗震性能 有限元分析
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异形多腔钢管混凝土分叉短柱抗震性能试验及数值计算 被引量：1
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作者 武海鹏 崔舒蓉 +3 位作者 钟志伟 王晓蒙 甘迈 曹万林 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期115-124,共10页
针对某超高层巨型框架结构中异形截面多腔钢管混凝土(concrete-filled steel tube, CFT)分叉柱,为研究截面加强构造对分叉短柱抗震性能的影响,进行了4个试件在竖向轴压力及水平往复两次的低周反复荷载下的抗震性能试验研究,试件上部为... 针对某超高层巨型框架结构中异形截面多腔钢管混凝土(concrete-filled steel tube, CFT)分叉柱,为研究截面加强构造对分叉短柱抗震性能的影响,进行了4个试件在竖向轴压力及水平往复两次的低周反复荷载下的抗震性能试验研究,试件上部为五边形四腔体钢管混凝土双柱肢,下部为八边形十三腔体钢管混凝土单柱肢,以此形成分叉柱;研究的截面构造包括四种:基本构造,钢管钢板整体加厚构造,距中和轴较远的钢管角部钢板内表面贴焊等肢角钢的局部钢板加厚构造,距中和轴较远的钢管腔体内置圆钢管构造。基于试验结果及截面构造特点,进行了数值计算。试验及数值计算结果表明:异形截面多腔钢管混凝土分叉短柱的破坏主要发生在上柱根部分叉截面处,表现为距离中性轴较远处的钢板撕裂以及局部焊缝开裂引起的整块钢板撕裂;内置圆钢管的加强构造承载力提高7.6%、变形能力提高14.4%,综合耗能能力最强,局部钢板加强构造承载力提高9.2%、变形能力下降18.7%,钢管钢板整体加厚构造承载力略有提高、但变形能力下降较多;提出的异形多腔钢管混凝土柱简化建模方法计算效率较高,精度满足工程设计要求。 展开更多
关键词 钢管混凝土(CFT) 分叉短柱 异形截面 多腔 抗震性能
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圆中空夹层钢管混凝土叠合长柱偏压性能分析
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作者 王建超 王兴雨 任庆新 《沈阳建筑大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第4期647-657,共11页
目的研究圆中空夹层钢管混凝土叠合长柱的偏压性能,提出其偏压承载力计算方法。方法以长细比、偏心率、混凝土强度、纵筋配筋率及外钢管直径为参数,利用ABAQUS有限元分析软件建立相应的有限元模型,考察不同参数对荷载-挠度曲线和荷载-... 目的研究圆中空夹层钢管混凝土叠合长柱的偏压性能,提出其偏压承载力计算方法。方法以长细比、偏心率、混凝土强度、纵筋配筋率及外钢管直径为参数,利用ABAQUS有限元分析软件建立相应的有限元模型,考察不同参数对荷载-挠度曲线和荷载-弯矩曲线的影响,并进行工作机理分析;最后基于叠加理论给出偏压承载力计算方法。结果圆中空夹层钢管混凝土叠合长柱在偏压状态下的受力全过程可分为弹性、弹塑性和塑性3个阶段;长细比和偏心率是影响偏压承载力的主要因素,其中长细比由40增加到50和60时,承载力分别降低9.4%和18.9%;偏心率由0.2增加到0.4和0.6时,承载力分别降低31.0%和50.3%;由偏压承载力计算方法所得的结果与有限元模拟结果吻合较好。结论圆中空夹层钢管混凝土叠合长柱在减轻自重的情况下具有一定的承载能力和延性,偏压性能良好。 展开更多
关键词 中空夹层钢管混凝土 钢筋混凝土 中空夹层钢管混凝土叠合柱 长柱 偏心受压
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多腔钢-混凝土组合壁式柱弱轴方向抗震性能试验研究
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作者 孙宏宇 郑宝磊 +2 位作者 王少杰 李辉 徐宗美 《世界地震工程》 北大核心 2024年第1期118-126,共9页
用于异形柱框架结构的各种截面型式的多腔钢-混凝土组合柱具有良好的使用功能和可装配建造性能,与异形柱面外有侧肢不同,保证矩形截面壁式柱弱轴方向的抗震性能更为重要。为了探究多腔钢-混凝土组合壁式柱弱轴方向的抗震性能与受力机制... 用于异形柱框架结构的各种截面型式的多腔钢-混凝土组合柱具有良好的使用功能和可装配建造性能,与异形柱面外有侧肢不同,保证矩形截面壁式柱弱轴方向的抗震性能更为重要。为了探究多腔钢-混凝土组合壁式柱弱轴方向的抗震性能与受力机制,运用低周往复荷载试验与有限元分析相结合的方法开展研究。结果表明:压弯荷载作用下,多腔钢-混凝土组合壁式柱弱轴方向的滞回曲线饱满,其全过程受力可划分为稳定承载、转化过渡和峰后二阶效应显现三个阶段,试件对应的两个特征分界点的层间位移角分别为1/57和1/27;试件屈服点和失效破坏点对应的层间位移角分别为1/85和1/23,均大于规范限值,延性系数为3.73;两端钢管、中间钢板和腔内混凝土可协同受力,混凝土未见明显压碎和开裂,钢管和钢板未见明显损伤;所得有限元模拟结果与试验结果吻合度高,骨架曲线平均相对误差为4.6%。上述成果深化了对多腔钢-混凝土组合壁式柱弱轴方向抗震性能的认知,为工程应用提供了参考。 展开更多
关键词 多腔钢-混凝土组合壁式柱 弱轴方向 抗震性能 二阶效应 钢管混凝土
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