空心方钢管混凝土轴压力学性能的试验

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方钢管混凝土轴心受压构件受力性能数值分析

方钢管混凝土轴心受压构件受力性能数值分析

方钢管混凝土轴心受压构件受力性能数值分析摘要:本文以ABAQUS为平台,建立一套分析方钢管混凝土有限元模型。

其中核心混凝土采用混凝土损伤塑性模型,钢管采用弹塑性模型。

在单轴受压作用下,分析了钢管混凝土力学性能受含钢率的影响规律和受力机理。

关键词:钢管混凝土轴压构件含钢率有限元法Abstract:This paper presents a finite element model (FEM) for the analysis of concrete filled square steel tubes (CFT) based on ABAQUS. The damage plastic model is used tu describe core concrete and elastic-plasticity model to describe the steel tube.Under the condition of axial compression, the effects of parameters to CFT ’s mechanical performance are studied. The parameters taken in account are steel ratio.Keywords:concrete filled steel tube, axial compression members, steel ratio, the finite element method钢管混凝土柱具有塑性和韧性良好、稳定承载力高、节点构造简单、连接方便、有良好的抗弯性能、施工进度快等优点,日益受工程界重视,目前在我国应用越来越广泛。

传统的试验研究由于具有投资大、周期长、参数变化困难等缺点,已经不能满足工程界的需要[1-3]。

ABAQUS是功能强大的非线性有限元软件,可以很容易的为复杂问题建模,并可以全过程分析荷载变形等工程数据。

方钢管UHPC短柱轴压性能试验研究

方钢管UHPC短柱轴压性能试验研究
646 2
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mainly in the plastic flow stage. The ductility and bearing capacity of short column specimens increase with the increase of
constraining indexꎬ but the ductility increases more significantly. The interaction between steel tube and UHPC is mainly
弹性、弹塑性和塑流三个阶段ꎻ轴向荷载 ̄变形曲线形状与套箍系数密切相关ꎬ依据塑流阶段不同可分为下降型、平
缓型和上升型三类ꎻ钢管与 UHPC 之间的相互作用具有滞后效应ꎬ主要发生在塑流阶段ꎻ随套箍系数增大ꎬ短柱试
件延性和承载力有增大趋势ꎬ但延性增加更显著ꎬ钢管与 UHPC 之间的相互作用主要体现在改善 UHPC 延性上ꎻ基
Abstract: To investigate the axial compressive behavior of square UHPC filled short steel tube columns ( SUHPCFSSTs) ꎬ a
total of 16 groups with test parameters of the steel tube thicknessꎬ UHPC strength and steel strength were tested under axial
试件组编号
S1 ̄5 ̄100
S2 ̄5 ̄110
S3 ̄6 ̄110
S4 ̄6 ̄120
S5 ̄6 ̄140
S6 ̄7 ̄100

基于统一理论的空心钢管混凝土轴压承载力计算

基于统一理论的空心钢管混凝土轴压承载力计算
设计公 式. MI A I Y K 进行 了空 心 钢 管 混 凝 土 短 柱 的受 压
壁 的稳 定性 , 凝 土 可 借 助钢 管对 其 套 箍 作 用 提 混
高抗压 强度 和抵 抗 变 形 的能 力 , 从 根 本 上 解 决 并 了混凝 土 电杆 的纵 向裂缝 问题 . 国从 18 』我 9 4年
起 开始该 结 构研 究 试 验 , 目前 关 于该 种 结 构 的基
本 计算理 论 已形 成 较 为完 整 的 研究 体 系 .本 文 结 合 钢管混 凝 土统 一 理 论 , 前 人 规 范 中的 轴 心 对
受 压承载 力计算 公式进 行 了修 正. 把钢 管混 凝 土 视 为 统一 体 , 是 钢材 和 混凝 它 土组 合 而成 的组合 材料 .在 各种荷 载作用 下 , 的 它
空心 高强 钢 管混 凝 土短 柱 进 行 了 试 验研 究 , 析 分
了不 同 的空 心 率 和不 同 的 径 厚 比对 试 件 承 载 力
而言 , 钢管混 凝土 构件 的工 作性 能 具有 统 一性 、 连 续性 和相关 性 .钢 管混 凝 土统 一 理 论着 重 研究 的 是构 件截 面 的组 合 工 作性 能 , 究 者们 根 据 组 合 研 工作 性能指 标 来 进行 构 件在 不 同 荷载 情 况 下 、 儿
种应力 状态下 以及 不 同几何 物 理参 数 时承 载力 的 计算 , 由此得 到统一 的设计公 式 .
收 稿 日期 : 0 0~ 9— 9 修 回 日期 : 0 0—0 2 21 O 0; 21 9— 5
的影 响 【 .在我 国 , 电力 部 制 订 的行 业 标 准 也 给 出 了空 心 钢 管 混 凝 土 轴 心 受 压 的 承 载 力 计 算

钢管混凝土中长柱轴压力学性能试验研究

钢管混凝土中长柱轴压力学性能试验研究

钢管混凝土中长柱轴压力学性能试验研究发布时间:2022-07-14T07:19:30.747Z 来源:《城镇建设》2022年5卷第3月第5期作者:纪建军[导读] 本文对一组钢管混凝土(CFST)中长柱的轴压力学性能开展试验研究,得到试件的加载过程、破坏形态纪建军广州大学土木工程学院,广东省广州市 510006摘要:本文对一组钢管混凝土(CFST)中长柱的轴压力学性能开展试验研究,得到试件的加载过程、破坏形态、应变发展过程和轴力-柱中纵向应变曲线。

研究结果表明:钢管混凝土中长柱在轴压荷载作用下发生整体弯曲破坏,试件中部出现明显的受压区和受拉区,且由于钢材和核心混凝土的相互作用,钢材和混凝土的力学性能得到充分发挥。

关键词:钢管混凝土;中长柱;轴压性能;试验研究 Abstract: This paper presented an experimental study of medium-long concrete-filled steel tube (CFST) columns under axial compressive loading. The loading process, failure mode, strain development process and axial force-longitudinal strain curve in the middle height of column were obtained and analyzed. The results show that the CFST column presents global bending failure. A compression zone and a tension zone are observed at the middle of the specimen. Due to the interaction between steel and core concrete, the mechanical properties of steel and concrete are fully utilized. Key words: Concrete-filled steel tube; Medium long column; Axial compressive performance; Experimental study 钢管混凝土(Concrete-Filled Steel Tubular CFST)柱因具有良好的抗震性能、抗火性能和方便施工等特点,已被广泛应用于高层建筑和大跨桥梁结构中。

大长经比钢管混凝土轴压柱的力学性能

大长经比钢管混凝土轴压柱的力学性能

载力 的计 算公 式进行 了探讨 .
1 试 验 概 况
共 设 计 了 l 试 件. 管 是 直径 1 8mm、 6根 钢 0 壁 厚 4mm 的 无 缝 钢管 , 凝 土 为 C 0和 C 0 钢 管 混 3 5 混 凝 土 长 细 比 ^=4 / Lo和 D 分 别 为 构 件 L0 D,
J n. a
20 02
Vl . 8. N o 4 0 1 1 .
文章编号: 6 1 2 2 (0 2 0 —0 0 0 17 — 0 12 0 )1 0 1 4
大 长 细 比 钢管 混 凝 土 轴 压 柱 的 力 学 性 能
姜 绍 飞 , 廖 云 张 昕 宇 韩 林 海 , .
维普资讯
2002年 1月 第 培卷 第 L 期
沈 阳 建 筑 工 程 学 院 学 报 (自 然 科 学 版 ) Ju  ̄ f h na g c .a dcv E g o ma o ey n h n l S Ar n .Un ( aua Si c) i v N tr c ne l e
钢管混凝土具有承载力高、 性和韧性好. 塑 经 济 效 果 好 和 施 工 快 速 方 便 等 优 点 而 受 到工 程 界的
数据采用 自动采集 ; 通过对钢材 的抗拉试验,
测 得 其 屈 服 强 度 、 拉 强 度 及 弹 性 模 量 分 别 为 抗 3 8. MP 、5 . a 2.1 4 1 a 5 7 0MP 和 1 7×1 MP . 凝 0 a混
截面 的回转半径. 件的 对 中 , 试 件 两 端 设 置 了特 别 加 工 制 作 的 加 在
荷板 . 在每个 试件 中间截 面每隔 9 纵 向及 环 O沿 向共贴八 片电阻应变 片, 同时 在试件弯 曲平面内 沿柱 高四分点处设了 3 电测位 移计 , 定试件 个 测

方钢管混凝土轴压柱承载力分析

方钢管混凝土轴压柱承载力分析

方钢管混凝土轴压柱承载力分析摘要:针对方钢管混凝土柱的受力特点,引入了混凝土强度折减系数和等效约束折减系数,实现了方钢管混凝土柱向圆钢管混凝土柱的等效。

利用薄壁圆筒的双剪统一强度解推导了方钢管混凝土轴压短柱的极限承载力计算公式。

在此基础上,引入了轴压稳定系数,建立了方钢管混凝土轴压长柱的极限承载力计算公式。

利用建立的公式与文献数据进行了计算对比,结果表明:所得公式计算的轴压承载力与文献的试验结果吻合较好,对钢管混凝土的研究有一定的理论价值。

关键词:方钢管混凝土极限承载力薄壁圆筒双剪统一强度理论1、引言随着我国高铁建设的飞速发展,对站房的要求越来越高,站房高度和跨度的不断增加使得梁、柱所承受的荷载越来越大。

承重柱作为建筑物最为重要的受力构件,是建筑物抵抗外力的关键,特别是在地震作用下,柱子不仅需要有足够的强度,而且须有很好的延性。

钢管混凝土柱以其承载能力高、延性好,抗震性能优越、耐冲击、耐疲劳和施工方便等优点而在实际工程中得到广泛的应用。

方钢管混凝土柱作为钢管混凝土柱的一种形式,除具有钢管混凝土柱的优点外,还有节点形式简单、截面惯性矩大、稳定性能好、抗弯性能好的优点,具有广阔的应用前景。

因此对方钢管混凝土力学性能的研究具有重要的意义。

2、方钢管混凝土柱的受力特点钢管混凝土柱在应力水平较高时,内部混凝土的纵向微裂缝将会得到发展,其泊松比将超过0.5,随着纵向微裂缝的发展,混凝土的泊松比将会超过外钢管的泊松比,此时,钢管会对混凝土产生围压。

方钢管对内部混凝土的约束很不均匀,文献[1]中指出:方钢管对核心混凝土的约束力主要集中在4个角部,而且约束力很不均匀,4个角部的混凝土受到的约束强,边部中间管壁处的混凝土受到的约束较弱。

在大量的试验研究的基础上,我们得出结论:当方钢管达到钢材的极限强度时,角部钢管发生塑性变形,边部中间管壁发生局部失稳,混凝土被压碎。

由于方钢管对内部混凝土的约束的不均匀性,所以如何计算外钢管和核心混凝土之间的相互约束“效应”成为计算方钢管混凝土强度及承载力的重中之重。

矩形中空夹层钢管混凝土轴压构件静力力学性能参数分析


要: 采用 正交试验设计方法分析一些关键 参数的影 响程度 , 利用 建立 的有 限元 模型 分析矩形 中空 夹层钢 管混
凝土轴压构件在轴压情况 下核 心混凝土强度 、 名义含钢 率 、 内外钢 管屈服 强度 、 截 面长宽 比 、 截 面空心率 等参 数对
其极限承载力及荷载一 变形关系 曲线 的影 响 , 得 出了一些有益 的结论 。
= 3 7 8 6 . 8+3 3 1 8 . 5+3 0 1 2 . 3=1 0 1 1 7 . 6 ( 第
4 2
四川 建 筑科 学研 究
第3 9卷
4 、 5、 6号 构件 试验 强度 之 和 ) K 3=3 6 6 0 . 8+3 8 7 0 . 4+3 1 9 3 . 2=1 0 7 2 4 . 4( 第 7 、 8 、 9号 构件 试验 强度 之 和 )
表 2 轴 压试 验方案与极差计算结果
强度与抗拉强度相等 , 其他参数在分析中具体说明
1 轴压构件参数分析
1 . 1 正 交 设计 方法
参 考试 验 中 常用 的 正 交 试 验 设 计 方 法 设 计 计 算方 案 。根据 此 方法 , 通过 改变 混凝 土 强度 、 内外
钢管强度和外钢管厚度 ( 名义含钢率 ) 等 4种参 数, 共设 计 了 9种 轴 心受压 计算 方 案 , 各 方 案具 体 的
材料 参 数见 表 1 。
表 2给出了各计算构件 的极限承载力 , 以及按
照 正交试 验 分 析 进 行 的极 差 计 算 结 果 , 表 中的 K 、

分别 为 各个水 平 ( 保持 一个 参 数 取值 不 变 , 改
变另 外 两个 参 数 的取 值 , 称为一个水 平 ) 相 应 的三

方中空夹层钢管混凝土轴压短柱力学性能对比试验研究

方中空夹层钢管混凝土轴压短柱力学性能对比试验研究黄宏;查宝军;陈梦成;郭晓宇【摘要】对4 种不同截面形式的钢管混凝土试件进行轴压对比试验,试件分为方实心试件、方套圆中空夹层试件和2 种内管不同放置形式的方套方中空夹层试件.试验结果表明:所有试件达到极限承载力之后,均出现外管焊缝开裂、内管向内凸曲的现象;在空心率不太大的情况下,方中空夹层钢管混凝土的轴压承载力比方实心钢管混凝土大;方实心试件比方中空夹层试件的横向应变发展快,方套圆中空夹层试件比方套方中空夹层试件的横向应变发展更快;采用有限元分析软件 ABAQUS 对轴压试件的荷载—变形全过程进行计算,得到的极限承载力与试验结果吻合较好.%T he paper carries out axial compression tests on four concrete-filled steel tubular pieces of different cross section shapes,namely solid square-shaped specimen,square specimen with circular hollow,and two square specimens with square hollow in the middle and differently placed inner tubes. T he results indicate that as all the specimens reach their ultimate bearing capacity,cracked weld and buckled inner tube in all cases. In the case of the hollow rate remains at a reasonably low level,the specimen with square-shaped hollow exceeds its solid counterparts in axial bearing capacity. In terms of lateral strain,the solid square-shaped specimen develops quicker than hollowed square specimen,the square specimen with circular hollow develops more quicker than square specimens with square hollow. By using the finite element analysis software ABAQUS to calculate the loading-deformation process of the specimens under axialcompression,the ultimate bearing capacity of the calculated consistent well with the test data.【期刊名称】《铁道建筑》【年(卷),期】2015(000)010【总页数】5页(P85-89)【关键词】方中空夹层钢管混凝土;轴压;截面形式;试验【作者】黄宏;查宝军;陈梦成;郭晓宇【作者单位】华东交通大学土木建筑学院,江西南昌 330013;江西省建筑过程模拟与控制重点实验室,江西南昌 330013;华东交通大学土木建筑学院,江西南昌330013;华东交通大学土木建筑学院,江西南昌 330013;江西省建筑过程模拟与控制重点实验室,江西南昌 330013;华东交通大学土木建筑学院,江西南昌 330013【正文语种】中文【中图分类】TU392.3钢管混凝土与钢结构相比,有较好的抗火性、经济性;与钢筋混凝土相比,具有强度高、塑性和韧性好、施工方便等优点,因此钢管混凝土被广泛应用于各类工程中。

钢管混凝土轴压柱受力力学性能研究

规 律。并 在此基础上 , 出了该类构 件在工程 实践 中的建 议 , 提 以 供工程设计人员参考。
试验测量数据主要有 : 管纵向应 变、 钢 荷载值等 。
由试验得 到的钢管和混凝土材料材性试验结果见表 2表 3 , 。
表 2 钢 管 力 学 性 能
材料名称
钢 管
1 试验概 况
本试验 的试验 因子数 为 1 : 个 混凝 士 强度 等级 , 钢管 等级 只 能通过理论 分析得 出。混凝土采用 0 0和 C 0 混凝 土 , 3 5级 钢管采
类构件在 实际工程 中的应用提 出了合理的建议 。
关 键 词 : 钢 管 混凝 土 , 压 短 柱 , 验 研 究 , 响规 律 圆 轴 试 影
中图分类号 : 3 3 1 TU 2 .
文献标识码 : A
0 引 言
钢管混凝土利用 钢管 和混凝 土两种 材料在 受力 过程 中的相 互作用 , 即钢管对混凝 土的约束作用使? 凝 土处于复杂 的应 力状 昆 态 之下 , 混凝土 的强度得 以提高。同时 , 使 由于 混凝土 的存 在可 以避免或延缓钢管发生局部屈曲 , 以保证 其材料性能 的充 分发 可 挥 。所 以钢管混凝土的极 限承载 力会大 于单个 的钢管 和混凝 土 极 限承载力之和 , 本文主要对 圆钢管混凝 土柱 做受力分析和 试验 研究… 。主要研究对象为 钢管t 昆凝土并 对 比素 ? 土和钢管 受 昆凝
用 Q3 2 5钢材 , 外径为 10nn, 6 11长径 比分别 为 4 5 和 3 9 。根 据 .9 .6
以往的试验 , 件的长径 比在 4附近 的试验 效果 比较好 , 构 长径 比
太小则端部效应 明显 , 长径 比太大则构件容易失稳破 坏[l 2。

钢管高强混凝土柱轴向受压承载力试验研究_王力尚


ST CC-20 217.34 ×2.96 ×876 4 1 993 373 35 088 80 67.36 0.31 0.27 3 453
ST CC-21 219×3.8 ×876 4 2 568 325 35 082 66 53.86 0.44 0.45 3 073
ST CC-22 219×3.8 ×876 4 2 568 325 35 082 80 67.36 0.35 0.34 3 602
图 1 试验装置简图
试件的基本数据及轴向受压承载力试验值 表 1
试件 编号
D ×t × L (mm)
L As
f
t y
Ac
f cu
f
t c
D (mm2)(M Pa) (mm2) (MPa) (M Pa)
θt
θk
N
t 0
(kN )
STCC-1 114.3 ×2.56 ×456 4 898 329 9 357 66 53.86 0.59 0.59 926
confinement index
钢管高强 混凝土 柱有 许多优 点 , 已 用于我 国三十
多幢高层建筑 。钢管高强混凝土柱的轴 向受压承载力
是其基本受 力性能 , 国内 外对此 已有一 定的 研究[ 1-4] , 国内有关规程[ 5, 6] 也有计算公式 。下面给出了 22 根钢
管高强混凝土柱和 3 根空钢管柱的轴向 受压全过程试 验研究情况 , 结合已有的研究成果 , 提出 了钢管高强混
STCC-8 164.5 ×2.34 ×660 4 1 191 315 20 051 80 STCC-9 164.5 ×2.34 ×990 6 1 191 315 20 051 66
67.36 0.28 0.28 1 984 53.86 0.35 0.36 1 681
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Absr t F fe n s o tc ln rcy h l w o ce e fl d s u r t e u e c l mn r e t d u d ra i lc mp e — tac : i e h r yi d il o l c n r t — l q a e se lt b o u swee t se n e xa o r s t o i e
sv o d,a d t er a l r d n a e r g c a a tr t sw r n e t ae .B s d o h e eo me tr l ie la n h i f i e mo e a d l d b a n h r c e si e e i v si td u o i i c g a e n t e d v l p n u e
se lt be wih c ln rc h lo t e u t y i d i o lwne si he c ntr s n t e e
u e x a o p e so nd r a i lc m r s i n
ZHIZh n — o g e g d n ,Z HANG — h n ,CHEN a —in S Da c a g Hu ila g UN e Li
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第 2 第 4期 9卷 20 0 7年 7月








V0 _ 9 . l2 No 4
J RNA NJNG U VE I Y OF I HNO O OU L OF NA I NI RST EC L GY
J l 0 7 uy2 0
o rn v r e sri fe tr a te u e,h o p n fe to t e u n c r o c e ewa ic s e fta s e s tan o x e n lse lt b t e h o i g ef c fse ltbeo o e c n r t s d s u s d.Th o — e c n cu in i r h ef c sfr d we li hec n r t e we n t e c l d c h l wn s n t e u e wh n t et i k l so sa c fe ti o me l n t o c e eb t e h yi r o l e s a d se lt b ni o e h h c —
空 心方 钢 管 混凝 土轴 压 力 学性 能 的试 验
支正东 张大长 , , 陈怀亮 孙 雷 ,
(.南京工 业大 学 土木 工程 学院 , 苏 南京 20 0 ; 1 江 10 9 2 .江苏省土 木工 程 与防灾减 灾重 点实验 室 , 苏 南京 200 ) 江 109
摘 要: 通过对 1 5个方钢管 圆孔混凝土轴压短柱的试验研究 , 考察 轴压短柱 的承 载力特性 和破 坏模 式 ; 于外侧 基
关键词 :钢管混凝土 ; 短柱 ; 圆柱孔 ; 心抗压 ; 向变形 轴 横 中图分类号 : U 32 3 T 9 . 文献标 识码 : A 文章编号 :17 — 67 20 )4— 0 8— 5 6 1 7 2 (0 7 0 0 6 0
Ex e i e n m e h n c lpr p r y o o r t — l d s u r p r m nto c a i a o e t fc nc e e f l q a e i e
ma n r a e y ic e s .
Ke r y wo ds: o r t— le t e u c nce e f ld se ltbe;s o ou i h r c l mn;c l d c h lo e s;a ilc mp e so t yi r olwn s x a o r s in;ta s e s o a ni r n v re n r l m deo ain fr tn m
方钢管的横 向变形 的发展规律 , 探讨 外围钢 管对核心混凝土的套箍作 用. 试验表 明, 方钢 管圆孔 混凝土短柱的核 心 混凝土达到 一定厚度 时, 圆孔混凝 土在径向能形成较好的拱效应 , 可以有效地 防止 外壁钢管局部 失稳破 坏 , 使构件
横 向 变 形得 到 充分 发 展 , 高c e e an v l e.a d te lc li sa iiyf i r fe tr a t e u e c n b r v n e As a e s o o c ee r a h sc r i a u t n h o a n tb lt al eo x e lse lt b a e p e e td u u

(.C lg f i l ni e n , aj gU ie i f eh o g , aj g20 0 C ia 1 o eeo v g er g N i nvr t o c nl y N ni 109, hn ; l C iE n i n “ sy T o n
2 Te e Lbro il ni en & Ds t r etn n i ao ag , a i 1 0 h a . h y ao tyoCv g e g i sr e no dMt tn fi s N nn 20 9C i ) K a r f iE n r i aeP v i a i i oJ u g n jg 0 n

r s l ,te ou ta s e s d f r a in e u t h c l mn r n v r e eo m t ma f l d v l p, a t e o y u l e eo y nd h be rn c p ct f r x a c mp e so a i g a a iy o a il o r s in
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