多腔中空薄壁方钢管混凝土短柱轴压性能研究

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作者 张潇 龚俊 +2 位作者 邵永波 黄伟峰 李紫君 《重庆大学学报》 北大核心 2025年第2期86-101,共16页

为了提升中空夹层钢管混凝土(concrete-filled double-skin steel tubular,CFDST)短柱的轴压性能,提出并设计了薄壁方套方中空夹层多腔钢管混凝土(multi-cavity concrete-filled double-skin tubular,MCFDST)短柱,对其轴压力学性能进行... 为了提升中空夹层钢管混凝土(concrete-filled double-skin steel tubular,CFDST)短柱的轴压性能,提出并设计了薄壁方套方中空夹层多腔钢管混凝土(multi-cavity concrete-filled double-skin tubular,MCFDST)短柱,对其轴压力学性能进行了试验研究。试验试件包括15个方套方MCFDST短柱试件和3个方套方CFDST短柱试件。以混凝土抗压强度、外钢管宽厚比、空心率和是否设置拉肋为参数,通过分析试件的变形、荷载−位移曲线、破坏现象和延性系数,探究了各参数对试件的极限承载力、失效模式和延性的影响。试验结果显示:混凝土抗压强度从58 MPa提升至90 MPa,试件承载力提升46%,延性系数最高降低74%;外钢管宽厚比从39降低到29,试件承载力提升12.5%,延性系数明显增大;空心率从0.31增大到0.38,试件承载力提升了1.3%,延性系数仅提升1%;增设拉肋使构件承载力提升14.2%,延性系数最高提升282%。其次,利用试验数据验证了数值建模方法的有效性和模型的正确性,并开展了大量有限元参数分析,讨论了现行规范对该短柱轴压承载力的适用性,发现日本规范AIJ的预测公式可以精确估计MCFDST短柱轴压承载力。 展开更多

关键词 方套方中空夹层多腔钢管混凝土短柱 试验研究 轴压性能 失效模式 极限承载力 延性系数

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冻融循环作用后方钢管混凝土短柱性能研究 被引量：4

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作者 王凯 刘文豪 +4 位作者 陈誉 王坚 谢旖 方焰 刘超 《广西大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2017年第4期1250-1255,共6页

为研究冻融循环作用对方钢管混凝土短柱的影响,本试验以冻融循环次数为参数对冻融循环作用后方钢管混凝土短柱的力学性能进行了研究。试验得到了冻融循环作用下方钢管混凝土短柱的受压破坏模式,荷载—位移曲线以及荷载—应变曲线,并分... 为研究冻融循环作用对方钢管混凝土短柱的影响,本试验以冻融循环次数为参数对冻融循环作用后方钢管混凝土短柱的力学性能进行了研究。试验得到了冻融循环作用下方钢管混凝土短柱的受压破坏模式,荷载—位移曲线以及荷载—应变曲线,并分析了冻融循环次数对方钢管混凝土短柱极限承载力,位移延性以及初始刚度的影响。根据试验现象,将破坏模式分为2种。研究表明:方钢管混凝土短柱的力学性能如极限承载力,位移延性以及初始刚度受冻融循环作用影响重大。具体表现为试件的极限承载力随冻融次数增加而逐渐下降,且冻融循环次数越大,极限承载力下降幅度愈明显;对于试件的初始刚度,其随着冻融循环次数的增加而减小;另外,冻融循环作用对方钢管混凝土短柱的延性系数影响较大,表现为随冻融循环次数的增加,延性系数随之增加。 展开更多

关键词 方钢管混凝土短柱 冻融循环 极限承载力 延性系数 初始刚度

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CFRP布约束方钢管混凝土短柱轴压性能试验研究 被引量：6

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作者 史亚涛 胡忠君 +2 位作者 谈明睿 李欣 宋雪娇 《混凝土》 CAS 北大核心 2021年第1期1-5,共5页

基于16根CFRP布约束外包圆弧化砂浆面层方钢管混凝土(CFRP-circular arc cement mortar layer-square concrete-filled steel tube,C-C-SCFST)短柱轴压承载试验,研究了CFRP层数和外包圆弧化水泥砂浆面层(circular arc cement mortar lay... 基于16根CFRP布约束外包圆弧化砂浆面层方钢管混凝土(CFRP-circular arc cement mortar layer-square concrete-filled steel tube,C-C-SCFST)短柱轴压承载试验,研究了CFRP层数和外包圆弧化水泥砂浆面层(circular arc cement mortar layer,CAM)对C-C-SCFST柱承载力和变形的影响规律。试验结果表明:随方钢管外包圆弧化砂浆面层中部厚度的增加,构件竖向承载力有较大幅度的提高。CAM的存在使得CFRP布在方钢管角部应力集中得到一定程度缓解,试件总体受力特征类似于CFRP约束圆CFST柱,轴压极限荷载作用下内部SCFST柱发生剪切破坏导致外部CFRP布断裂。基于试验结果和现有规范提出C-C-SCFST短柱承载力计算式,计算结果与试验结果吻合良好。 展开更多

关键词 CFRP 圆弧化砂浆面层 方钢管混凝土短柱 轴压试验

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穿孔肋拉杆约束方钢管混凝土短柱轴压试验 被引量：2

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作者 郑新志 孙玉涛 郭好振 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2021年第2期186-192,共7页

为了弥补仅设加劲肋和仅设拉杆的方钢管混凝土柱存在的性能不足,本文提出了穿孔肋拉杆约束方钢管混凝土柱。制作了1个仅设置加劲肋方钢管混凝土短柱和5个穿孔肋拉杆约束方钢管混凝土短柱,进行轴压试验,并对比分析了试件的破坏过程、破... 为了弥补仅设加劲肋和仅设拉杆的方钢管混凝土柱存在的性能不足,本文提出了穿孔肋拉杆约束方钢管混凝土柱。制作了1个仅设置加劲肋方钢管混凝土短柱和5个穿孔肋拉杆约束方钢管混凝土短柱,进行轴压试验,并对比分析了试件的破坏过程、破坏形态、承载力、延性等,以及加劲肋、拉杆、钢管壁的应变曲线。结果表明:拉杆直径增大对试件极限承载力的提高有限,但可以提高延性;拉杆纵向间距缩小使核心混凝土受到加劲肋和管壁的约束作用增强,试件的极限荷载和延性均有较大提高。穿孔肋拉杆的设置能增强对核心混凝土的约束作用,提高钢管壁的屈曲强度,延缓了加劲肋与混凝土之间的黏结滑移和变形,提高带肋方形钢管混凝土短柱的极限轴压承载力和延性。研究成果对穿孔肋拉杆约束方钢管混凝土柱的研究和实际工程应用有重要的参考价值。 展开更多

关键词 方钢管混凝土短柱 轴压试验 穿孔肋 拉杆 约束作用

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多腔体方钢管混凝土短柱轴压受力性能研究 被引量：1

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作者 李斌 落凯妮 高春彦 《混凝土》 CAS 北大核心 2019年第4期37-40,48,共5页

为研究多腔体方钢管混凝土短柱的轴压力学性能,以腔体数量,内外壁壁厚比为参数,对9个多腔体方钢管混凝土短柱进行试验研究。结果表明:普通方钢管混凝土试件在达到承载力之前即发生鼓曲,达到承载力后鼓曲迅速增大导致焊缝开裂试件破坏,... 为研究多腔体方钢管混凝土短柱的轴压力学性能,以腔体数量,内外壁壁厚比为参数,对9个多腔体方钢管混凝土短柱进行试验研究。结果表明:普通方钢管混凝土试件在达到承载力之前即发生鼓曲,达到承载力后鼓曲迅速增大导致焊缝开裂试件破坏,钢管混凝土的有效约束未能充分利用。内部设置腔板后的钢管混凝土试件变形性能得到明显改善,且腔板数量越多变形性能越好。内部腔板的拉结作用,使管壁的大鼓曲变为局部的微小半波鼓曲,试件在达到承载力后未迅速破坏,后期延性良好,材料得到充分利用。内外壁厚比对试件的约束作用有明显影响,内外壁厚比在1.5的试件较1和2.5的试件约束效果好,既能满足外部钢管对核心混凝土的约束作用,又能发挥内部腔板对外部钢管的拉结作用,从而使钢管混凝土的优势得到充分利用。 展开更多

关键词 多腔体 方钢管混凝土短柱 轴压性能

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宽厚比对足尺方钢管混凝土短柱抗震性能影响的试验研究 被引量：3

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作者 金浏 梁健 +1 位作者 陈凤娟 杜修力 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第22期1-9,59,共10页

开展了6个横截面宽度为800 mm的方钢管混凝土(concrete filled steel tubular,CFST)短柱在恒定轴力和水平往复荷载作用下的加载试验,分析了钢管约束作用(宽厚比B/t=50,B/t=80和B/t=100)对足尺短柱破坏形态、滞回性能、延性性能、刚度退... 开展了6个横截面宽度为800 mm的方钢管混凝土(concrete filled steel tubular,CFST)短柱在恒定轴力和水平往复荷载作用下的加载试验,分析了钢管约束作用(宽厚比B/t=50,B/t=80和B/t=100)对足尺短柱破坏形态、滞回性能、延性性能、刚度退化和耗能能力等抗震性能的影响规律。结果表明:(1)该试验中,所有足尺方钢管混凝土短柱均发生压弯破坏,即在柱底部出现钢管环状鼓曲、核心混凝土压碎行为;(2)方钢管混凝土柱的延性能力随着宽厚比的减少(约束作用提升)并无明显改变,且足尺柱的延性能力明显低于已有试验中的小尺寸柱;(3)宽厚比对足尺方钢管混凝土柱的刚度退化和等效黏滞阻尼系数影响不大;但柱的总耗能随宽厚比的减小而增大;(4)随着宽厚比的减小,钢管约束效应提升,柱压弯承载力有所提高,但提高的幅度明显小于相关规范值。另外,与现有中国、美国、欧洲等设计规范计算结果对比发现,中国规范和欧洲规范的计算结果偏大,美国规范计算结果则较为保守。 展开更多

关键词 方钢管混凝土(CFST)短柱 约束效应 宽厚比 抗震性能 承载力

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方钢管混凝土轴压短柱的力学性能研究 被引量：20

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作者 丁发兴 付磊 +1 位作者 龚永智 余志武 《深圳大学学报（理工版）》 EI CAS 北大核心 2014年第6期583-592,共10页

为研究方钢管混凝土轴压短柱力学性能,采用试验和ABAQUS有限元模拟分析相结合的方法,得到方钢管混凝土短柱实用承载力计算公式.对3根方钢管混凝土轴压短柱试件进行试验研究,并应用ABAQUS软件对其进行三维实体有限元分析,模拟结果与试验... 为研究方钢管混凝土轴压短柱力学性能,采用试验和ABAQUS有限元模拟分析相结合的方法,得到方钢管混凝土短柱实用承载力计算公式.对3根方钢管混凝土轴压短柱试件进行试验研究,并应用ABAQUS软件对其进行三维实体有限元分析,模拟结果与试验结果吻合较好.首先,在有限元模型得到验证的基础上,基于有限元法进行大量参数分析,确定方钢管混凝土轴压短柱极限状态时方钢管平均纵向应力与屈服强度的比值;其次,根据有限元模型得出核心混凝土处于极限状态时的应力云图,并将其简化为不受方钢管约束的非加强区核心混凝土和受方钢管均匀约束的加强区核心混凝土,确定两者的面积比;最后,在前两者的基础上根据极限平衡理论,提出一种新的方钢管混凝土轴压短柱承载力实用计算公式,并将该公式和现有公式计算结果以及已有的98组方钢管混凝土轴压短柱有效试验结果进行对比.结果表明,该公式计算结果与试验结果吻合最好. 展开更多

关键词 结构工程 方钢管混凝土短柱 有限元分析 应力云图 加强区 非加强区 极限承载力

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CFRP约束方钢管混凝土轴压短柱的静力性能研究 被引量：27

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作者 王庆利 薛阳 +1 位作者 邵永波 闫煦 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第3期24-31,共8页

进行16个CFRP约束方钢管混凝土轴压短柱的静力试验。试验结果表明,试件的破坏属于强度破坏,CFRP延缓了钢管的屈曲,受约束混凝土具有良好的塑性填充性能,CFRP的增加和混凝土强度等级的提高可以提高试件的承载力和刚度。钢管与CFRP可以协... 进行16个CFRP约束方钢管混凝土轴压短柱的静力试验。试验结果表明,试件的破坏属于强度破坏,CFRP延缓了钢管的屈曲,受约束混凝土具有良好的塑性填充性能,CFRP的增加和混凝土强度等级的提高可以提高试件的承载力和刚度。钢管与CFRP可以协同工作。试件的荷载-应变曲线可以分为弹性阶段、弹塑性阶段和下降段。给出受约束混凝土的应力-应变表达式,模拟试件的荷载-应变曲线和变形模态,计算结果与试验结果吻合良好。 展开更多

关键词 方钢管混凝土轴压短柱 CFRP约束 静力性能 试验研究 有限元模拟

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方钢管再生混凝土短柱轴压承载力有限元分析 被引量：8

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作者 李兵 张齐 孟爽 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2014年第4期29-34,共6页

利用有限元软件ABAQUS对方钢管再生混凝土短柱轴压承载力进行非线性分析,建立了适用于有限元分析的钢管和再生混凝土本构关系模型;利用极限平衡法推导方钢管再生混凝土短柱轴压承载力计算公式函数类型;利用计算结果拟合出方钢管再生混... 利用有限元软件ABAQUS对方钢管再生混凝土短柱轴压承载力进行非线性分析,建立了适用于有限元分析的钢管和再生混凝土本构关系模型;利用极限平衡法推导方钢管再生混凝土短柱轴压承载力计算公式函数类型;利用计算结果拟合出方钢管再生混凝土短柱轴压承载力的计算公式。研究结果表明:所提出的材料本构关系模型可以较好地满足对方钢管再生混凝土短柱轴压承载力进行模拟分析的要求,通过模拟获得的计算结果与相关试验结果差异较小,所建立的方钢管再生混凝土短柱轴压承载力计算公式能够较准确地计算构件极限承载力。 展开更多

关键词 方钢管再生混凝土短柱 轴压 承载力 有限元分析

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方钢管钢筋再生混凝土短柱轴压承载力分析 被引量：5

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作者 刘坚 田勇 +3 位作者 张鹏程 江进 曹占彬 张世豪 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期2175-2181,共7页

以方钢管钢筋再生混凝土(RRACFSST)短柱为研究对象,考虑方钢管与钢筋笼的双重约束作用,采用极限分析法和套箍理论对RRACFSST短柱轴压承载力进行分析,推导了一套含钢管宽厚比、再生粗骨料取代率、配筋率以及约束效应系数等影响参数的RRAC... 以方钢管钢筋再生混凝土(RRACFSST)短柱为研究对象,考虑方钢管与钢筋笼的双重约束作用,采用极限分析法和套箍理论对RRACFSST短柱轴压承载力进行分析,推导了一套含钢管宽厚比、再生粗骨料取代率、配筋率以及约束效应系数等影响参数的RRACFSST短柱轴压承载力计算公式,并对其影响参数进行了分析。在理论推导的基础上,将轴压承载力公式计算值与相关试验数据进行对比,发现吻合较好,验证了承载力公式的有效性与实用性。研究结论可为工程实践提供理论参考。 展开更多

关键词 方钢管钢筋再生混凝土短柱 极限分析法 再生粗骨料取代率 约束效应系数

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方中空不锈钢管混凝土短柱轴压承载力性能

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作者 唐红元 廖静 +1 位作者 刘瑞忠 胡晓维 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第2期421-429,共9页

为促进方中空不锈钢管混凝土构件在土木工程中的应用,以不锈钢外管厚度和混凝土强度为变量的6组试件为研究对象,首先,进行轴压试验,得到了不同试件在轴压荷载作用下的破坏模式、荷载-位移曲线、荷载-应变曲线,并进一步分析了不锈钢方管... 为促进方中空不锈钢管混凝土构件在土木工程中的应用,以不锈钢外管厚度和混凝土强度为变量的6组试件为研究对象,首先,进行轴压试验,得到了不同试件在轴压荷载作用下的破坏模式、荷载-位移曲线、荷载-应变曲线,并进一步分析了不锈钢方管宽厚比、核心混凝土强度以及不锈钢方管约束效应系数对方中空不锈钢管混凝土短柱极限承载力的影响;然后,初步讨论了倒角对强度和延性的影响,提出了避免内管先于外管屈曲的最小厚度计算方法;最后,基于试验结果以及已有文献数据,采用拟合方法推导了方中空不锈钢管混凝土短柱的抗压承载力计算式,并与已有文献的简化模型及国外主要规范的计算结果进行对比.研究结果表明:试件宽厚比由34.9降至20.9,极限承载力的提升率平均为98.5%,核心混凝土强度由C40提升至C60时,试件极限承载力的提升率平均为7.3%;短柱的轴压极限承载力随约束效应系数近似呈线性增加,约束效应系数ξ越大,短柱的承载力越高;本文得到的计算式可以较好地预测方中空不锈钢管混凝土短柱的轴压承载力. 展开更多

关键词 方中空不锈钢管混凝土短柱 宽厚比 轴压承载力 破坏模式 约束效应

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方钢管混凝土轴压短柱在短期一次静载下的基本性能研究 被引量：25

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作者 张正国 左明生 《郑州大学学报（工学版）》 CAS 1985年第2期19-32,共14页

本文通过对14根空方钢管和51根方钢管混凝土构件的试验研究,分析了宽厚比从12.7～147.1各种构件的工作过程和约束机理,建立了方钢管混凝土轴压短柱的破坏条件。利用大挠度理论分析了管壁的挠曲规律,继而导出了方钢管混凝土轴压短柱的承... 本文通过对14根空方钢管和51根方钢管混凝土构件的试验研究,分析了宽厚比从12.7～147.1各种构件的工作过程和约束机理,建立了方钢管混凝土轴压短柱的破坏条件。利用大挠度理论分析了管壁的挠曲规律,继而导出了方钢管混凝土轴压短柱的承载能力公式。最后,对方钢管混凝土轴压短柱进行了有限元弹性分析,结果说明本文的承载能力分析所采用的部分假设是可行的. 展开更多

关键词 方钢管混凝土轴压短柱 承载能力分析 构件 钢管壁 横向变形系数 泊松比 宽厚比 静载 性能研究

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塑料内管的方中空夹层钢管混凝土柱轴压性能研究 被引量：5

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作者 黄宏 朱彦奇 +1 位作者 郭晓宇 陈梦成 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期88-94,共7页

为了研究塑料制品代替钢管作为方中空夹层钢管混凝土中的内管对其轴压性能的影响,设计了内管为PVC管、PPR管、圆钢管的方中空夹层钢管混凝土试件共5根,对所有试件进行了轴压试验;并分析了其整体、核心混凝土、内管的破坏形态、荷载-纵... 为了研究塑料制品代替钢管作为方中空夹层钢管混凝土中的内管对其轴压性能的影响,设计了内管为PVC管、PPR管、圆钢管的方中空夹层钢管混凝土试件共5根,对所有试件进行了轴压试验;并分析了其整体、核心混凝土、内管的破坏形态、荷载-纵向应变关系曲线及组合弹性模量,试件的轴压全过程运用有限元软件ABAQUS模拟。结果表明:PVC管受到压力时呈脆裂破坏,而PPR管和圆钢管有较好的抵抗塑性变形的能力;按极限承载力和组合弹性模量由大到小的排列是:钢内管试件,PPR内管试件,PVC内管试件;有限元模型能够较好地模拟所有试件的前期刚度和钢内管试件的极限承载力;PVC管和PPR管在轴压全过程中承担的轴向荷载及其与混凝土的相互作用几乎为零。 展开更多

关键词 PVC管 PPR管 方中空夹层钢管混凝土短柱 轴压 有限元

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