钢管再生混凝土力学性能的研究进展和展望

来源 :第十六届全国现代结构工程学术研讨会 | 被引量 : 0次 | 上传用户:angella_dj
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钢管再生混凝土作为一种新型的组合结构,既能弥补再生混凝土的性能缺陷、又能提高钢管的承载能力,为材料资源重复利用打开了新的局面.本文基于再生混凝土材料性能,分别从理论分析、试验研究等方面系统地阐述了钢管再生混凝土各项力学性能的研究进展,随着工程技术的不断进步,混凝土的力学性能得到了不断提升,各种高性能混凝土的出现,为混凝土的循环再利用提供了更加良好的基础,使得发展再生混凝土成为一种趋势。RACFST作为一个新兴的研究方向,该组合形式融合了普通钢管混凝土结构承载能力高、抗震性能好的优点,以及再生混凝土节能环保、可再生利用的特点。既能够实现建筑工业的绿色环保、可持续发展,又可以提高建筑结构抗震防灾能力。但是目前的研究成果远未能使钢管再生混凝土设计形成系统的规范,未能提供钢管再生混凝土在实际工程应用的设计依据。而科学研究来源于工程实践、领先于工程实践、服务于工程实践。大力推广再生混凝土技术在工程实践的应用是我国进行绿色环保建设的一个大方向。本文通过对再生混凝土、钢管再生混凝土的研究综述,旨在吸引学者的关注,加深再生混凝土技术在科研领域的深度,加快再生混凝土技术规范标准的推进速度,加大再生混凝土技术在工程应用层面的广度。
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外加强环节点作为方钢管混凝土柱—钢梁连接的主要形式之一,在工程实际中得到了广泛的应用.本文结合国内外研究资料,通过有限元模拟外加强环节点静力拉伸试验,从节点力学性能、传力机制两个方面,对方钢管混凝土柱外加强环节点的研究进行了总结.分析表明节点具有传力明确、核心区应力分布较均匀、刚度大、塑性性能好和承载力高等优点.对于静力拉伸荷载作用下的外加强环节点,主要依靠外伸环板和柱腹板传递钢梁拉伸荷载.
随着矩形钢管混凝土柱-钢梁组合框架结构在土木工程中的广泛应用,钢管混凝土柱与H钢梁连接节点受到许多研究学者关注,并被应用于实际工程中.国内外学者针对不同构造形式的节点进行了试验研究或理论研究,并取得了大量成果.本文对一种新型节点方钢管混凝土柱外肋环板节点的静力拉伸试验进行非线性有限元模拟,考察了外肋环板的承力机制和节点域破坏形式.钢梁传来的拉伸荷载在节点城内主要依靠方钢管柱壁、水平环板和竖向肋板传
钢管混凝土叠合柱具有钢管混凝土和型钢混凝土的优点,具有承载力高、抗震性能好等优点,在高层、超高层建筑结构中具有较好的应用前景.在归纳钢管混凝土核心柱构件力学性能研究的基础上,对需要进一步开展的研究工作进行探讨,必将推动这种具有优越力学性能和耐久性能的新型组合结构在实际工程中的应用。
利用Midas/Civil有限元程序建立钢管混凝土桁架拱桥的有限元模型,对其成桥状态和各个施工阶段进行稳定性分析.分析结果表明:大桥的前6阶屈曲模态均为拱肋的横向弯扭面外屈曲和局部屈曲,稳定性较好,且提高拱肋面外刚度是拱桥设计中提高其稳定性的最有效的措施之一;施工期间拱桥的稳定性伴随着荷载的增加稳定安全系数也随之变小,但都在其许可范围之内,可满足稳定性要求.
根据钢管混凝土桁架拱桥的结构型式和施工工艺,利用Midas/Civil有限元程序建立有限元空间计算模型,对拱桥施工过程中的受力性能进行分析,预测应力及变形在施工过程中的变化及发展.分析结果表明:主要构件总体处于受压状态,且受力及变形均符合设计和规范要求,可为桥梁施工监控提供依据和理论指导.
基于合理选取钢材和混凝土本构关系以及正确定义单元类型、模型接触、加载边界条件和加载方式,采用大型通用有限元软件ABAQUS建立钢骨-方钢管高强混凝土组合柱抗剪有限元分析模型,分析了荷载-侧向挠度曲线的特征,不同受力阶段的应力分布规律以及最终破坏模态.最后进行参数分析,探讨不同参数对钢骨-方钢管高强混凝土组合柱抗剪力学性能的影响.结果表明:剪跨比对于组合柱抗剪承载力影响最大,钢材强度次之,混凝土强度
根据钢管混凝土桁架拱桥的结构型式和施工工艺,利用Midas/Civil有限元程序建立有限元模型,进行吊杆与预应力筋的张拉分析与优化.分析结果表明:逆序法和影响矩阵法是比较简单实用的计算吊杆初张力的方法,预应力钢束的张拉要根据施工过程分批次逐步张拉,吊杆张拉顺序在横桥向先张拉两边的两根吊杆,再张拉中间的两根吊杆,这些结论可用于指导大桥的施工.
近年来,多种为改善钢管混凝土力学性能的截面加强形式被提出,这些截面加强形式包括设置约束拉杆、设置加劲肋、设置角部隅撑、中空夹层、FRP约束钢管混凝土、设置内管、设置横向对拉片、外套箍筋、设置栓钉、内配型钢等.综述了这些截面加强形式的加强原理、施工工艺、应用领域和优缺点,为工程应用提供理论意见.
以某单层大跨超高厂房为实际工程背景,采用PKPM和Midas Gen两种分析软件,对采用钢管混凝土四肢柱的厂房进行强度变形计算,对比四种计算方法的差别.钢管混凝土四肢柱上下柱连接节点采用双向肋板加劲的箱式肩梁设计,构造简单,传力可靠.
本文主要研究十字形钢管混凝土芯柱-钢梁节点的滞回性能,为实体试验提供理论依据.在合理选取单元类别、材料本构关系、设定相互作用的基础上,采用大型通用有限元软件ABAQUS对十字形截面钢管混凝土芯柱-钢梁节点进行了往复荷载位移作用下的滞回性能分析.通过建立2种不同参数下的7个试验试件模型,得到应力云图、相应的骨架曲线及滞回曲线,对节点的受力性能进行了深入的分析研究.结果表明,十字形钢管混凝土芯柱-钢梁