圆形钢套管加固钢筋混凝土短柱在单调水平荷载作用下力学性能研究
钢管混凝土短柱轴心受压承载力与钢管作用研究
钢管混凝土短柱轴心受压承载力与钢管作用研究钢管混凝土短柱是在钢管外加固混凝土的基础上，通过受压作用来承担荷载的一种结构形式。
由于钢管的加固作用，钢管混凝土短柱在抗压性能方面具有很大的优势。
本文将对钢管混凝土短柱轴心受压承载力与钢管作用进行研究，探讨其受力机理及相关影响因素。
1.钢管混凝土短柱的受力机理钢管混凝土短柱主要通过钢管受压作用来承担荷载。
钢管的加固作用可以有效提高短柱的抗压性能，避免混凝土的破坏。
在轴向受压荷载作用下，钢管与混凝土发生黏结，并通过黏结面之间的摩擦力来承担荷载。
钢管的强度和刚度决定了短柱的受力性能，而混凝土的主要作用是保护钢管免受腐蚀和提高受力传递的效果。
2.影响钢管混凝土短柱承载力的因素（1）钢管参数：钢管的强度和刚度是影响短柱承载力的重要因素。
强度包括钢管本身的抗压强度以及钢管与混凝土之间的黏结强度。
刚度决定了短柱的整体变形能力和稳定性。
（2）混凝土参数：混凝土的强度、抗裂性能和粘结性能对短柱的承载力具有重要影响。
强度决定了混凝土抵抗荷载的能力，抗裂性能主要影响了混凝土的开裂破坏。
粘结性能决定了钢管与混凝土之间的受力传递效果。
（3）几何参数：短柱的截面形状和尺寸对其受力性能有很大影响。
通常情况下，较大的截面和较小的高度能够提高短柱的承载力。
（4）加载方式：不同的加载方式（如静载、动载等）对短柱的承载力有明显影响。
在实际工程中，通常考虑不同加载方式下短柱的安全系数。
3.钢管作用对钢管混凝土短柱承载力的影响钢管的加固作用对短柱的承载力具有重要影响。
钢管可以提供较高的强度和刚度，有效增强短柱的抗压性能。
此外，钢管还能提高短柱的稳定性和极限承载力。
然而，钢管也会增加柱子的自重，对承载力产生一定的负面影响。
因此，需要综合考虑钢管参数以及其他影响因素来确定最优的钢管尺寸和布置方式，以提高短柱的承载力。
总之，钢管混凝土短柱轴心受压承载力与钢管的作用密切相关。
钢管的加固作用可以有效提高短柱的抗压性能，但也会增加柱子的自重。
圆钢管混凝土轴压短柱的研究
圆钢管混凝土轴压短柱的研究1轴压短柱的基本性能轴心受压是圆钢管混凝土构件最理想的受力状态,可以最大限度地发挥钢材和核心混凝土的材料性能,具有良好经济效益。
圆钢管混凝土轴心受压构件可以用于屋架、托架、塔架、拱桥桁架和网架等平面和空间桁架的主要压杆,还可以用作多层、高层框架-支撑结构体系的抗侧力支撑,替代现有的型钢支撑或钢筋混凝土支撑。
大部分试验采用的轴压短柱试件的长径比都不超过4,超过4破坏时常带有试件的整体弯曲。
但是L/D太小时,端部效应往往会对试件工作性能的影响很大,即伴有整体失稳的因素,所以一般情况要考虑压曲效应,但是我们这里所说的短柱为了研究方便忽略压曲效应的柱。
2长径比对轴压短柱承载力的影响为观察圆钢管混凝土短柱的力学行为,诸多机构进行了专门的试验研究[1~4]。
试验的主要参数包括加载方式、长径比、宽厚比和套箍指标等,下面我们主要对构件的长径比进行一些分析和研究。
图1是根据表1给出的短柱试验结果[1~4]得到的不同长径比与承载力的关系曲线。
可以看出:曲线都具有上升段和下降段和峰值及其对应的极限载荷点。
对于L/D小于2的试件,极限荷载有相对增大的趋势,L/D=0.8时,极限载荷增幅较大,其它不是非常明显。
这说明试件过短,端部效应对试件中截面的应力分布有影响。
对于L/D大于4的试件,从表1可以看出,极限荷载有相对减小的趋势。
所以试件长径比的影响,主要表现在两个方面:一方面是试件较短时,试验机传力板对试件端都会产生附加的套箍约束,从而使核心混凝土的强度有所增高;另一方面是试件的长径比较大时,会因压曲而降低其极限承载能力。
综上所述,我们可以偏于安全地将长径比L/D<4 的圆钢管混凝土柱看成为“短柱”。
注:D-钢管外径;t-钢管壁厚;L-钢管长度;L/D-长径比;D/t-径厚比;fc-混凝土强度;fs-钢材屈服强度;B-加载方式。
3轴压短柱的变形特点对于D/t≥20 的圆钢管混凝土轴心受压短柱,其N-εc曲线[5]应该如图2所示:在较低的荷载阶段,也就是图中的OAB段,大致为一直线,仅在A点处可能因试件端面支垫层的压实过程,斜率略有改变。
圆钢管轻骨料混凝土轴压短柱的受力性能分析
＝ （ １ 一 ｐ ， ＋ 巨＋ ２ 一 ） ０ － ｐ ） ｐ Ｑ Ｅ ，
公式中： Ｑ 【 （ １ — １ 一 ２ ｖ ， ） ｎ ｐ ＋ （ ２ 一 ｖ Ｉ ～ Ｐ＋ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ＋ ） 】 一 ， ＝
中，钢管纵向峰值应力高于屈服应力。
（ ２） 弹 塑性 变 形 阶段 受 力分 析
也 随 之提 高 ，如 图 ｄ 所示 。
相 同的纵 向应力 ，据此可建立二者的同心圆柱计 算模 型及定
义 其 单 位 长 度 的钢 管 混 凝 土 短 柱 的 纵 向应 变 力 学模 式 ，并 以 此 为 基 础 进 行 分 析 ，构 成 了 一 个 弹 性 力 学 轴 对 称 的 广 义 平 面 。 此时 引， Ｘ ． Ａ ｉ ｒ ｙ 函 数 ， 即 可 获 得 一 个 相 对 通 解 的 函 数 公 式 ，而 将 各种 条 件 进 行 理 想 化 后 ，可 以得 到 轴 压 短柱 弹 性 阶 段 的组 合应 力一 应 变 关 系公 式 ： ＝Ｅ Ｌ
随着 载荷增加 ，其性能将从弹性应力状态变为弹塑性相 结合的改变模 式，核 心轻骨料的泊松 比随着增 加 ，钢管 与核
心 轻 骨 料 之 间 的应 力从 原 有 的拉 应 力 变 为 相 互 的压 应 力 。钢 管 与 骨 料 相 接触 的钢 管 内部 会 出现 屈 服 的 情 况 ，并 以 某 一个 点 开 始 拓 展 ，形成 一个 环 形 的塑 性 变 形 区 域 。 但 是 由于 钢 管 壁 较 薄 ，因 此 钢 管 内外 会 同 时屈 服 ，对 于 钢 管 的 应 力 分 析 不
式中 Ｅ ｓ ｃ 也就是 组合弹性模量 ，此时对于圆钢轻 骨料混 凝 土 的弹性 应 力 可利 用 下 面 的公 式 进行 分 析 ：
圆钢管混凝土结构受力性能与设计方法研究共3篇
圆钢管混凝土结构受力性能与设计方法研究共3篇圆钢管混凝土结构受力性能与设计方法研究1随着工程技术的不断发展和完善，圆钢管混凝土结构在工程建设领域中越来越受到重视。
圆钢管混凝土结构是由钢管和混凝土组成的一种新型结构，可以利用钢管的高强度和混凝土的耐久性，提高结构的整体性能和承载能力。
在该结构中，钢管起着主体支撑的作用，混凝土则充当保护和稳定作用的角色，两者相互协调从而形成一种更加优秀的结构体系。
圆钢管混凝土结构的受力性能分析：圆钢管混凝土结构主要由两部分组成，一是由钢管和混凝土组成的受力构件，二是由多个受力构件组成的整体结构。
钢管和混凝土之间的结合方式有口筋、粘贴剂和预应力等，不同的结合方式会对结构体系的受力性能产生不同的影响。
1、钢管的受力分析作为圆钢管混凝土结构的主体支撑，钢管的受力性能至关重要。
钢管受力主要有轴向受压、轴向受拉、弯曲和剪切等四种形式。
在实际工程中，为了保证结构的整体性能，常常采用预应力的方式对钢管进行增强加固，从而提高结构的承载能力和抗震性能。
2、混凝土的受力分析混凝土作为圆钢管混凝土结构的保护和稳定角色，其受力主要有压、拉和剪切三种形式。
在圆钢管混凝土结构中，混凝土一般采用高强度混凝土或高性能混凝土，以提高结构的耐久性和抗裂性。
此外，混凝土与钢管之间的结合方式也会影响结构的受力性能。
3、整体结构的受力分析圆钢管混凝土结构由多个受力构件组成，整体结构的受力性能需要考虑结构的稳定性、承载能力和抗震性能等。
对于地震区域的结构，还需要进行地震反应分析，以保证结构在地震作用下的安全性。
圆钢管混凝土结构的设计方法：圆钢管混凝土结构的设计需要充分考虑结构的受力性能，以及钢管和混凝土之间的结合方式，以保证结构的稳定性和承载能力。
现有的设计方法主要包括以下几种：1、工程设计法工程设计法是最常用的设计方法，其基本思想是采用经验公式或经验系数法，结合实际工程情况进行设计，兼顾经济性和实用性。
在圆钢管混凝土结构的设计中，工程设计法可以根据钢管和混凝土的强度和材料特性，估算结构的承载能力和稳定性指标。
FRP约束圆形钢管混凝土柱力学性能研究综述
FRP约束圆形钢管混凝土柱力学性能研究综述发布时间：2021-07-09T09:48:25.593Z 来源：《基层建设》2021年第11期作者：岳香华[导读] 摘要：FRP约束圆形钢管混凝土柱具备质量轻、强度高、耐腐蚀、耐疲劳性能好和便于施工等特点。
广东工业大学广东广州 510006摘要：FRP约束圆形钢管混凝土柱具备质量轻、强度高、耐腐蚀、耐疲劳性能好和便于施工等特点。
本文对目前FRP约束圆形钢管混凝土柱的静力性能、抗冲击性能、抗震性能等方面的研究进行综述。
关键词：FRP约束圆形钢管混凝土柱；力学性能纤维增强复合材料 (fiber reinforced polymer，简称FRP)约束圆形钢管混凝土柱是一种外包FRP增强圆形钢管混凝土的新型组合结构，在圆形钢管混凝土外包裹FRP，使FRP替代部分钢材形成复合材料，共同约束核心混凝土，同时延缓钢管屈曲的发生，从而提高混凝土柱的承载能力以及耐久性。
在当今建筑行业中得到良好应用，国内外众多研究人员对该结构的静力性能、抗冲击性能、抗震性能等方面进行了众多研究，成果丰硕。
1. FRP约束圆形钢管混凝土柱的静力性能研究贾明英等人[1]进行了不同FRP约束混凝土圆柱轴心受压的性能试验研究，验证了FRP可极大的提升圆形混凝土柱的抗压承载力，同时大大增大其延性，总体结构的承载力取决于FRP材料的强度和厚度的乘积。
Lu等人[2]对11根FRP约束钢管圆柱进行了轴向压力实验，实验表明FRP包裹能有效的约束混凝土，延缓钢管的局部屈曲，显著提高钢管混凝土的承载能力和减小轴向变形，同时建立了FRP约束混凝土柱的承载力数学模型。
Ding等人[3]对CFRP（碳纤维增强复合材料）约束圆钢管混凝土柱进行了试验和理论研究，研究了不同CFRP层数和混凝土强度对CFRP约束圆钢管混凝土柱力学性能的影响，建立了CFRP、圆钢筒和混凝土芯在同心荷载作用下的同心圆筒力学模型，并通过FORTRAN程序得到了相应的弹塑性方法，讨论并确定了碳纤维布层数对核心混凝土极限承载力、延性和约束效应的影响，同时，基于极限平衡法和弹塑性法，提出了CFRP约束钢管混凝土短柱极限承载力简化公式。
圆钢管混凝土短柱局压力学性能研究[权威资料]
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圆钢管混凝土短柱局压力学性能研究[权威资料]圆钢管混凝土短柱局压力学性能研究摘要：进行了12个圆钢管混凝土短柱局压试验，探讨混凝土强度等级、局压面积比对钢管混凝土短柱局压极限承载力的影响.试验结果表明，混凝土强度等级提高，极限承载力增大而延性降低；局压面积比减小，则承载力越高延性越低.采用合理的材料本构关系，利用ABAQUS有限元软件建立圆钢管混凝土短柱局压的壳实体三维有限元模型，在试验验证的基础之上，利用ABAQUS软件及相应的有限元模型探讨局压面积比、含钢率、钢材强度和混凝土强度对短柱局压极限承载力的影响.通过拟合分析提出圆钢管混凝土短柱局压极限承载力的实用计算公式，将该计算公式、有限元计算值、其他学者提出的计算公式与笔者试验及其他学者共47组圆钢管混凝土短柱局压试验资料进行对比，分析结果表明，笔者提出的公式计算结果与试验结果相比具有较高的精度.关键词：钢管混凝土；局压；有限元方法；极限承载力TU398 A1674-2974（2015）11-0033-08与传统的钢结构或混凝土结构相比，钢管混凝土柱具有承载力高、延性好和施工便捷等优点，在建筑和桥梁工程中得到了越来越广泛的应用[1]，为此许多学者对此开展了研究[1-6].钢管混凝土柱局部受压是工程使用中常见的一种受力方式，如在桥墩结构中.蔡绍怀[1]进行了圆钢管混凝土中心区局部承压试验，探讨了圆钢管混凝土试件长度、套箍指标、局压面积比和在局压区域配置螺旋箍筋对局压性能的影响和对局压极限承载力的提高作用.作者根据试验测试结果，采用回归分析方法得到圆钢管混凝土局压极限承载力计算公式，其研究成果为钢管混凝土结构技术规程（CECS28：2012）[7-8]所采纳.Han等[2～4]对圆钢管混凝土柱局部受压下的工作机理进行了研究，结果表明：端板厚度和局压面积比对试件承载力及延性有很大的影响，同时截面形式的不同也对试件中钢管与混凝土的套箍作用有显著影响；并运用ABAQUS软件对钢管混凝土短柱局压进行分析，提出钢管混凝土短柱局压承载力的简化计算方法.笔者所在课题组采用ABAQUS软件选取合理的材料本构关系和壳实体三维有限元建模方法对圆形及圆端形钢管混凝土轴压短柱进行分析[9-10]，可合理体现钢管对混凝土约束套箍作用，能准确模拟钢管混凝土轴压短柱的力学性能，该方法可进一步应用于圆钢管混凝土短柱局压力学性能分析中.为丰富圆钢管混凝土短柱局压力学性能的研究，提出更为简洁、准确的承载力公式，本文展开如下工作：1）进行12个无端板圆钢管混凝土短柱局压试验研究；2）运用ABAQUS有限元软件建立三维有限元模型，对圆钢管混凝土短柱局压进行建模计算；3）探讨混凝土强度、局压面积比、含钢率以及钢材强度对圆钢管混凝土短柱局压极限承载力的影响；4）通过拟合建立圆钢管混凝土短柱局压承载力实用计算公式，根据本文及其他学者提供的试验成果，比较笔者提出的计算式与其他计算式之间的精度差异.1 试验研究1.1 试验概况试验共设计了12个圆钢管混凝土试件，名义尺寸为D×t×L=300 mm×4 mm×900 mm，试件信息见表1.其中D为截面直径，t为钢管壁厚，L为试件高度，d为圆钢管混凝土试件局压加载板的直径， f.cu为混凝土立方体抗压强度，f.y为钢材屈服强度，β为局压面积比，β=A.c/A.b（A.c为试件混凝土横截面面积，A.b为局压面面积）.为方便观察试件加载破坏的变形，在加工好的空钢管试件外表面喷上红色油漆，并画好50 mm×50 mm白色网格.浇筑混凝土时，对灌入的混凝土振捣密实，浇灌混凝土结束后，使顶端混凝土表面与钢管上截面保持水平，浇灌时，制作150 mm×150 mm×150 mm混凝土立方体试块，并将其与钢管混凝土试件在同等条件下养护.1.2 试验方法试验前，先测试钢材和混凝土的力学性能.钢材屈服强度f.y为311 MPa，极限强度f.u 为460 MPa，弹性模量E.s 为2.07×105 MPa.C30混凝土强度f.cu为35.5 MPa，C50混凝土强度f.cu为54.4 MPa.将40 mm厚的局压垫板放置在试件顶端正中位置，试验荷载通过局压垫板传递.两个位移计布置在压力机的上下加载板之间，由此可测得局压垫板相对于试件的位移，试件上作用的压力值可由机器直接读出.为考察钢管与混凝土之间粘结，同时准确地观测钢管的变形，对于每个试件，钢板从上至下截面处布置5个应变花.应变花、位移计和钢管混凝土试件加载如图1所示.试验采用如下加载机制：弹性阶段加载时，每级荷载相当于极限荷载的1/15左右，弹塑性阶段加载时，每级荷载相当于极限荷载的1/25左右，每级荷载持续时间约为3 min，加载过程保持慢速连续，相应数据同步采集，试件接近极限承载力时，慢速连续加载直至试件破坏，每个钢管混凝土试件试验时间持续约2 h.1.3 试验现象在加载初期，圆钢管混凝土试件处于弹性工作状态，荷载达到极限荷载的60%～70%以前，荷载位移曲线大致呈线性关系，试件表面没有明显变化.随着荷载的增加，当荷载增至极限荷载的60%～70%时，试件开始进入弹塑性阶段，其轴向刚度不断减小，试件实测的荷载轴向位移曲线如图2所示，不同荷载水平下试件表面的钢管纵向应变（ε..L）和环向应变（ε..θ，s）分布如图3所示.此时试件表面开始出现鼓曲，局部受压使得钢管膨胀现象从上到下依次递减.随着外荷载的继续增加，当试件达到极限荷载后，钢管变形尤其是试件上端迅速增加，端部混凝土明显压碎开裂，试件破坏如图4所示.除局压面积比为8.55的圆钢管混凝土试件之外，其余试件破坏后承载力出现较明显下降，如图2所示，最后试件因为变形过大而终止试验.由图可知，钢管混凝土试件在加载作用下呈向外鼓出现象，试件破坏形态受局压面积比影响显著，局压面积比越小，鼓出范围和程度越大. 1.4 试验结果分析由图2钢管混凝土局压试件荷载位移曲线可知，局压面积比对试件承载力和刚度有着很大的影响，试件承载力和刚度随着局压面积比的增大而递减，同时，局压面积比越大，其下降趋势越缓.图3为不同加荷阶段（n=N/N.b分别为0.1，0.3，0.5，0.7和0.9，N.b为短柱局压极限承载力）钢管纵向、环向应变沿高度的分布情况.从图中可以看出，在荷载的初始阶段，纵向、环向应变增加较慢，当荷载达到极限荷载70%以上，应变迅速增加，试件中上部环向应变和纵向应变最大，与试验所观察到的鼓曲情况相吻合.为了比较圆钢管混凝土短柱局压约束效果，引入钢管混凝土短柱局压承载力折减系数SI，即钢管混凝土短柱局压极限承载力N.b，e与试件全截面受压极限承载力N.u，e的比值：2 理论分析2.1 建立模型以ABAQUS/Standard6.4[11]为有限元分析工具建立模型，钢管采用壳单元（S4R），局压加载板、混凝土和钢管端部垫板采用三维实体单元（C3D8R），模型中单元网格划分形式为Structured，如图7所示.模型中钢管与混凝土的界面采用库伦摩擦型接触，切线方向采用罚函数，摩擦系数取0.5，法线方向选择硬接触模拟，相互作用为表面表面接触，滑移方式为有限滑移，参数取值及建模方法参考文献＼[9-10＼].钢材和混凝土的本构关系及相应的参数取值见文献＼[10＼]，混凝土与端部垫板、混凝土与局压加载板的约束形式为绑定，通过壳实体耦合以定义钢管与其端部垫板的约束关系.模型中一端垫板固定，另一端在局压加载板上加载.采用位移方式加载以得到荷载位移曲线的下降段，并通过增量法求解.2.2 计算结果分析选取本文试验及文献＼[1-2＼]中的47组圆钢管混凝土短柱局压试验结果进行有限元分析，采用上述有限元理论建立模型，计算得到不同局压面积比圆钢管混凝土典型破坏形态如图8所示.荷载位移曲线有限元计算结果与试验结果的比较如图9所示，本文有限元结果N.b，FE与试验结果N.b，e如表1所示，试验结果与有限元结果比值的均值为1.006，离散系数为0.077，可见有限元计算结果与试验结果整体吻合较好.2.3 加载板形状对荷载位移曲线的影响采用与本文相同的试验参数，改变加载板形状，与试验作相同局压面积比的对比，即圆钢管混凝土柱通过方形加载板加载，探讨加载板形状对荷载位移曲线的影响.典型荷载位移曲线如图10所示.可见，β=8.55时，圆钢管混凝土柱采用圆方加载板试件荷载相差在1%以内，β=2.14时，圆钢管混凝土柱采用方加载板试件极限承载力高于采用圆加载板试件4.98%.可见，加载板形状的改变对试件荷载位移曲线影响较小.2.4 荷载位移曲线参数分析考虑局压面积比β，含钢率ρ，钢材强度f.y，混凝土强度f.cu等因素的影响，对钢管混凝土局压性能进行有限元参数分析.模型情况：圆钢管混凝土短柱84组，直径D均为200 mm，钢管壁厚t分别为2.5 mm，4.9 mm，7.2 mm，钢管长L为600 mm.局压面积比β分别为16， 9， 4， 1，混凝土抗压强度f.cu分别为30 MPa，70 MPa，100 MPa，钢材屈服强度f.y分别为235 MPa，335 MPa，420 MPa，其中Q235钢材匹配C30混凝土和C70混凝土，Q335钢材匹配C70混凝土和C100混凝土，Q420钢材匹配C70混凝土和C100混凝土，典型荷载位移曲线如图11所示.1）局压面积比：图11（a）为圆钢管混凝土短柱在不同局压面积比下的荷载位移曲线对比.从图11（a）可知局压面积比对钢管混凝土短柱局压极限承载力影响很大，局压面积比越大，极限承载力越小.2）含钢率：图11（b）所示为圆钢管混凝土短柱局压在不同含钢率下的荷载位移曲线比较.从图11（b）可知，当含钢率较大时，构件弹性阶段的刚度和极限承载力更大.当含钢率达到一定阶段时，构件的荷载位移曲线没有下降段.3）钢材强度：图11（c）所示为圆钢管混凝土短柱局压在不同钢材强度下的荷载位移曲线比较.从图11（c）可知，钢材强度越大，构件极限承载力越大，但构件弹性阶段的刚度没有增大.4）混凝土强度：图11（d）所示为圆钢管混凝土短柱局压在不同混凝土强度下荷载位移曲线的比较.从图11（d）可知，混凝土强度越大，构件极限承载力和构件刚度越大.Δ/mm（a）局压面积比的影响Δ/mm（b）含钢率的影响Δ/mm（c）钢材强度的影响Δ/mm（d）混凝土强度的影响4 结论1）本文进行了12组圆钢管混凝土短柱局压试验研究，探讨局压面积比、混凝土强度对局压承载力的影响，结果表明局压面积比越大局压承载力越小，混凝土强度等级越高局压承载力越大.2）运用有限元软件ABAQUS建立圆钢管混凝土短柱局压计算模型，计算结果与试验结果吻合良好且精度最高.3）有限元参数分析表明影响圆钢管混凝土短柱局压承载力的主要因素有局压面积比、含钢率、钢材强度和混凝土强度，局压面积比是影响局压极限承载力的主要因素，同时有限元分析表明局压加载板的形状对局压承载力的影响较小.4）通过参数分析提出圆钢管混凝土短柱局压极限承载力实用计算公式，计算结果与试验结果吻合较好.参考文献[1] 蔡绍怀. 现代钢管混凝土结构＼[M＼]. 北京：人民交通出版社， 2007：120-137.CAI Shao-huai. 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圆钢管混凝土轴压短柱受力机理影响因素分析
ＤＩ Ｇ Ｆ — ｉ ｇ Ｙ ｈ— Ｕ Ｎ ａ ｘｎ ， Ｕ Ｚ ｉ Ｗ
（ｃｏｌ ｆ ｉｉａｄＡｃｉｃ ｒ ｎｉｅｒ ｇ ｅｔ ｌ ｏｔ ｎｖｒｔ，Ｃ ａｇｈ １０５ Ｃ ｉａ Ｓｈｏ ｏ Ｃｖ ｎ ｒｈｔ ｔ ａ Ｅｇ ｅｎ ，Ｃ ｎ ａ Ｓｕ Ｕ ｉ ｓｙ ｈｎｓａ ０ ７ ， ｈ ） ｌ ｅｕ ｌ ｎ ｉ ｒ ｈ ｅｉ ４ ｎ
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圆钢管套箍混凝土轴压短柱受力机理分析
向压应力、 向强度和钢管环向拉应力增加；圆钢管套箍混凝土将套箍约束作用发挥至最大，且其极限承载力 纵 和剩余承载力高，延性好，但组合弹性模量偏小。 关键词：钢管套箍混凝土；套箍作用；应力一应变关系；弹塑性分析；受力机理；钢管混凝土
中圈分类号 ：Ｔ ９ Ｕ３９ 文献标识码 ：Ａ
圆钢管套箍混凝土 （ Ｔ Ｃ Ｓ Ｃ ）柱 在轴向仅核心
准则。
混凝土受荷 ，钢管只起横向套箍作用时，钢管从受 力开始就存在对混凝土 的约束套箍作用 。有些学者
认为圆钢管套箍混凝 土 比圆钢 管混凝土 （ Ｆ Ｔ） ＣＳ 更有优势，也进行 了一些相关的试验研究口 。 … 对圆钢管套箍混凝土轴压短柱受力性能的试验
３ ）钢管与混凝 土之 问在横截面上共 同工作 性
能良好 ，变形协调 ，界面连续。 ４ ）不考虑钢管和混凝土轴 向滑移产生 的摩 擦
力。
］●
１２ 弹性 阶 段应 力分 析 ．
图１ 为圆钢管套箍混凝土轴压短柱试件 的受力 研究有 ２种形式 ：①试件成型时钢管 内表面不涂 油 ，荷载施加在混凝土上ｒ 。 １ 一 ；②试件成 型时钢管 及计算模型。图中：Ｌ为圆柱体长度 ；Ｄ为圆柱体
线性全过程分析程序 ，在试验验证的基础上，对圆
钢管套箍混凝土轴压短柱进行受力机理分析。
１ 理论模型
１１ 基本假 定 ．
图 ｌ 圆钢管套 箍混凝 土受力和计算模型
在小变形条件下 ，圆钢管套箍混凝土轴压短柱
仍为 弹性 力 学 轴 对 称广 义 平 面应 变 问题 。引 入 Ａ ｒ 应力 函数 ｒ— Ｃ １ ＋Ｃ ，１ － ３ ＋Ｃ ， ｉ ｙ ｌ ｒ ２ ｎ ＋Ｃ ｒ ｎ 卫， 工 ４ 其
圆钢管高强再生混凝土柱力学性能研究
圆钢管高强再生混凝土柱力学性能研究近年来，环保和可持续发展的理念得到了广泛关注。
在建筑领域中，再生混凝土作为一种环保材料，逐渐受到人们的重视。
再生混凝土是通过回收废弃混凝土进行再利用，并经过一系列工艺处理后得到的新型建筑材料。
同时，圆钢管作为一种常见的结构材料，具有高强度、耐久性和易加工等优点。
本研究旨在探讨圆钢管高强再生混凝土柱的力学性能。
首先，通过实验方法，我们制备了一系列不同配比的圆钢管高强再生混凝土柱样品。
在制备过程中，我们使用了不同比例的再生混凝土和新鲜水泥，以及适量的黏结剂和添加剂。
然后，我们对这些样品进行了力学性能测试，包括抗压强度、抗弯强度和抗剪强度等。
实验结果显示，圆钢管高强再生混凝土柱具有较高的力学性能。
首先，抗压强度明显提高。
再生混凝土中的再生骨料粒径较小，使得混凝土内部的致密程度增加，从而提高了抗压强度。
其次，在受力过程中，圆钢管能够有效地抵抗弯曲和剪切力，提高了柱的抗弯强度和抗剪强度。
此外，圆钢管的使用还能够增加柱的整体刚度，提高了结构的稳定性。
然而，我们也发现在某些情况下，圆钢管高强再生混凝土柱的性能可能会受到一些因素的影响。
首先是再生混凝土质量的影响。
再生混凝土中的再生骨料质量可能会存在一定的差异，导致柱的力学性能不一致。
其次是钢管与混凝土之间的黏结性能。
如果钢管与混凝土之间的黏结不良，可能会导致柱的抗剪强度下降。
综上所述，圆钢管高强再生混凝土柱具有较高的力学性能，能够满足建筑结构的要求。
然而，在实际应用中，我们需要注意再生混凝土质量的控制和钢管与混凝土之间的黏结性能。
未来的研究还可以进一步探讨不同配比对柱力学性能的影响，以及在不同加载条件下的响应。
通过进一步深入的研究，我们可以更好地推动圆钢管高强再生混凝土柱的应用和发展。
FRP-圆钢管混凝土短柱轴压性能研究
钢管混凝土柱是性能优越 的钢一混凝土组合结构 。 在 钢管 混凝 土柱 中 ，核 心混 凝 土 能 延 缓 或 避 免 钢管 局 部 向内屈曲，提高钢管 的稳定性和承载力 。但 是钢管
收稿 日期 ：２Ｏ１５—０４－２１；修回 日期 ：２０１５—１１—１１ 基金项 目：国家 自然科 学基金 （５１１０８３５５）；中央高校基本科 研业务 费专
（武汉大学 土木建筑工程学 院 ，湖北 武汉 ４３００７２）
摘 要 ：本 文在 １Ｏ根 ＦＲＰ－圆钢管混凝 土短 柱轴心受压试验研 究基础 上 ，建 立有 限元模 型，分析 钢管壁厚 、混凝 土强度 、ＦＲＰ种类和层数及 ＦＲＰ弹性模 量对 ＦＲＰ－圆钢管混凝 土短柱 轴心 受压性 能的影 响。结 果表 明 ：随着 钢 管壁厚 的增加 ，ＦＲＰ－圆钢管混凝土短柱的屈服荷载 和极 限荷 载增 大 ；提 高混凝土强度 可小幅度提 高短柱 的极 限 荷 载 ，对短柱延性影 响不 大 ；增加 ＦＲＰ层数会明显增大短 柱极限荷 载和延 性 ；ＦＲＰ层数 相同时 ，与 ＡＦＲＰ－圆钢 管混凝 土柱和 ＣＦＲＰ－圆钢管混凝土柱 相 比，ＧＦＲＰ－圆钢管混 凝土柱 延性最佳 。ＣＦＲＰ抗拉 强度相 同时 ，随着其 弹性模 量增大 ，短柱 的延性减 小 ；结合有 限元计算结果 ，建立 ＦＲＰ－圆钢管混凝 土短 柱承载力 简化计算 式 ，其计算 结果与试验结果吻合 良好 。 关键词 ：圆钢管混凝土柱 ；纤维增强聚合物 （ＦＲＰ）；轴心受压 ；有 限元 ；承载力 中图分类号 ：ＴＵ３７５．３ 文献标 志码 ：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－８３６０．２０１６．０４．０１５
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｔｕｄｙ ｏｆ １０ ａｘｉａｌｌｙ ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｆｉｌｌｅｄ ｃｉｒｃｕｌａｒ ＦＲＰ－ｓｔｅｅ１ ｔｕｂｅｓ （ＣＦＦＳＴ），ａ ｆｉｎｉｔｅ－ｅｌｅｍｅｎｔ （ＦＥ） ｍｏｄｅ１ ｗａｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｔｏ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｔｕｂｅ，ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ，ＦＲＰ ｔｙｐｅｓ ａｎｄ ｌａｙｅｒｓ，ｔｈｅ ｅｌａｓｔｉｃ ｍｏｄｕｌｕｓ ｏｆ ＣＦＲＰ ｏｎ ｔｈｅ ａｘｉａｌ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ＣＦＦＳＴ ｓｔｕｂ ｃｏｌｕｍｎｓ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｔｕｂｅ，ｔｈｅ ｙｉｅｌｄ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｕｌｔｉｍａｔｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ＣＦＦＳＴ ｓｔｕｂ ｃｏｌｕｍ ｎｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｇｒａｄｕａｌｌｙ． Ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｔｈｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃｏｕｌｄ ｉｍ— ｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｕｌｔｉｍａｔｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ＣＦＦＳＴ ｓｔｕｂ ｃｏｌｕｍ ｎｓ。 ｗｈｉｃｈ ｈａｄ ｌｉｔｔｌｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｄｕｃｔｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｕｂ ｃｏｌ— ｕｍｎｓ． Ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ＦＲＰ ｓｈｅｅｔ ｌａｙｅｒｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｔｈｅ ｕｌｔｉｍａｔｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｄｕｃｔｉｌｉｔｙ ｏｆ ＣＦＦＳＴ ｓｔｕｂ ｃｏｌｕｍ ｎｓ． Ｇｉｖｅｎ ｔｈｅ ｓａｍ ｅ ｎｕｍ ｂｅｒ ｏｆ ＦＲＰ ｌａｙｅｒｓ，ＧＦＲＰ ｓｔｕｂ ｃｏｌｕｍ ｎｓ ｓｈｏｗｅｄ ｂｅｔｔｅｒ ｄｕｃｔｉｌｉｔｙ ｔｈａｎ ＡＦＲＰ ｓｔｕｂ ｃｏｌｕｍ ｎｓ ａｎｄ ＣＦＲＰ ｓｔｕｂ ｃｏｌｕｍｎｓ．Ｕ ｎｄｅｒ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ＣＦＲＰ。ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｅ— ｌａｓｔｉｃ ｍ ｏｄｕｌｕｓ，ｔｈｅ ｄｕｃｔｉｌｉｔｙ ｏｆ ＣＦＦＳＴ ｓｔｕｂ ｃｏｌｕｍｎｓ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ａ ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ ｆｏｒｍｕｌａ ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｔｏ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ＣＦＦＳＴ ｓｔｕｂ ｃｏｌｕｍ ｎｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ＦＥ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ．Ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ｉｎ ｇｏｏｄ ａｇｒｅｅｍｅｎｔ ｗ ｉｔｈ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｆｉｌｌｅｄ ｃｉｒｃｕｌａｒ ｓｔｅｅｌ ｔｕｂｅ ｃｏｌｕｍ ｎ；ｆｉｂｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｐｏｌｙｍｅｒ（ＦＲＰ）；ａｘｉａｌ ｃｏｍ ｐｒｅｓｓｉｏｎ；ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍ ｅｎｔ；ｓｔｒｅｎｇｔｈ
钢管混凝土短柱_剪力键_受剪性能试验研究_黄勇
圆形钢套管加固钢筋混凝土短柱轴心受压试验研究
９ ６
Ｓ ｉ ｃ ｈ ｕ ａ ｎ Ｂｕｉ ｌ ｄｉ ｎ ｇ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎｃ ｅ
第３ ９卷 第 ６期 ２ ０ １ ３年 １ ２月
圆形钢套管加 固钢筋混凝土短柱轴心受压试 验研究
胡 潇 ， 钱 永久
（ １ ． 成都理工大学地质灾 害防治与地质环境保护 国家重点实验室 ， 四川 成都 ６ １ ０ ０ ５ ９ ；
０ 引 言
采用圆形钢套管加 固钢筋混凝土柱的方法是利 用钢筋混凝土柱在受 到不 断增大的轴向力作用下 ，
ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｗ ｏ ｒ ｋ ｗ ａ ｓ ｃ ａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｄ ｏ ｕ ｔ ｌ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ａ ｓ ｔ ｕ ｎ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｎ ｅ ｄ ｒ ｅ ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ｄ ｃ ｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ ｃ ｏ ｌ ｕ ｍｎ ａ ｎ ｄ ３ ｒ ｅ ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ｄ ｃ ｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ ｃ ｏ ｌ ｕ ｍｎ ｓ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｎ ｅ ｄ ｂ ｙ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｌ ａ ｒ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｔ ｕ ｂ ｅ ｗ ｅ ｒ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｅ ｄ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ａ ｘ ｉ ａ ｌ ｌ ｏ ａ ｄ ｉ ｎ ｇ ． Ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｉ ｍａ ｙ ｒ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｎ ｅ ｄ ｃ ｏ ｌ ｕ ｍｎ ｓ ｗ ａ ｓ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｔ ｕ ｂ ｅ ｔ ｈ ｉ ｃ ｋ ｎ ｅ ｓ ｓ ． Ｔｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｅ ｄ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｃ ａ ｐ ａ ｃ ｉ ｔ ｙ ａ ｎ ｄ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｎ ｅ ｄ ｃ ｏ ｌ ｕ ｍｎ ｓ ｇ ｒ ｅ ｗ ｕ ｐ ｄ ｒ ａ ｍａ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｌ ｙ ｗ ｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｉ ｃ ｋ ｎ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ
圆形钢套管加固钢筋混凝土短柱轴心受压承载力研究
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钢管混凝土短柱承载力计算研究
钢管混凝土短柱承载力计算研究摘要：本文通过对中国工程建设标准化协会标准，国家建筑工业局标准及自己推导的三个钢管混凝土短柱轴心受压承载力计算公式进行了讨论，并通过实例计算，采用ANSYS对其进行分析，结果吻合良好。
关键词：钢管混凝土;短柱;承载力;1规程CECS计算公式考虑了混凝土的约束效应,等效混凝土截面，采用下式对圆钢管混凝土短柱轴心受压强度作设计计算:这样引起的值的误差介于-19.6%~ 14.2%之间，此公式亦为设计手册的计算公式，常应用于实际之中。
2 规程JCJ计算公式3公式讨论4算例分析下面以3号钢，C50混凝土为例，确定了在一定的含钢率下的套箍指标，在各个公式中计算得出结果列于表1：通过图表可以看出各个公式计算所得结果之间的关系。
计算结果中规程CECS的计算结果较为偏大，通过实验可以看出公式（3）与实验结果十分接近且计算方便。
5有限元分析根据钢管混凝土结构本身的特点，在应用ANSYS有限元软件计算时，采用PLANE42单元分别模拟钢管，混凝土，加载板。
混凝土采用相关文献建议的本构关系，在分析程序中采用多重线性曲线（MISO）来描述混凝土的应力-应变关系，曲线如下图2所示；钢管的弹性属性选择各向同性材料，其塑性属性选择双线性随动强化（BKIN）材料，需要输入的常数是屈服应力和切向斜率。
根据有关研究表明，钢管与混凝土之间的黏结滑移性能对结构整体性能的影响微不足道。
所以，在分析中，假设钢管与混凝土之间完全黏结。
在实验中，钢管混凝土短柱是通过承压板的传递来满足纵向的位移协调的。
为避免局部应力集中，在分析中，将集中力转化为均布力。
从图中可以看出有限元计算结果和实验结果基本吻合，有限元计算值与实验值对比的差异，主要是因为分析中排除了实验中的干扰因素的影响。
ANSYS只计算到荷载-位移曲线的极值点，下降段由于结构整体刚度矩阵接近奇异而很难通过控制荷载计算出来。
5结语本文对钢管混凝土短柱的力学性能进行了初步研究，通过对全曲线分析，发现钢管混凝土柱在轴压时表现出较好的弹性和塑性性能。
考虑二次受力圆形钢套管加固钢筋混凝土短柱轴心受压承载力研究
预应力钢带加固钢筋混凝土短柱抗震性能试验研究
西安建筑科技大学硕士学位论文预应力钢带加固钢筋混凝土短柱抗震性能试验研究专业：结构工程硕士生：魏渊峰指导老师：杨勇教授摘要地震作用下，钢筋混凝土短柱常发生脆性剪切破坏，导致其抗震性能较差。
预应力钢带加固技术是一种新型混凝土结构加固技术，适用于钢筋混凝土短柱抗震加固，具有施工简便、成本较低和性能优良等显著优势，具有广阔应用前景。
本文开展了6个预应力钢带加固钢筋混凝土短柱的低周反复试验，通过与2个未加固的普通钢筋混凝土短柱对比研究，验证了预应力钢带对钢筋混凝土短柱横向约束的效果，预应力钢带可以有效提高混凝土极限变形能力、防止混凝土压碎剥落和纵筋屈曲，能有效抑制混凝土裂缝扩展和减缓试件刚度退化。
进一步结合预应力钢带加固钢筋混凝土短柱的拟静力试验，深入研究了预应力钢带加固柱的破坏形态、滞回曲线、位移延性系数、骨架曲线、耗能性能、刚度退化以及应变变化，分析了轴压比、剪跨比、钢带间距对钢筋混凝土短柱抗震性能的影响，研究结果表明，预应力钢带加固的钢筋混凝土短柱具有良好抗剪承载力、延性、变形能力和耗能性能，抗震性能良好。
随后通过与1个相同横向约束力水平下的碳纤维加固钢筋混凝土短柱对比研究，表明采用预应力钢带加固技术对钢筋混凝土短柱加固，其加固效果接近，而经对两种加固方法的成本进行对比，表明预应力钢带加固钢筋混凝土短柱具有显著经济优势和施工操作优势。
结合试验研究结果，进一步分析了预应力钢带加固钢筋混凝土短柱的抗剪机理，并通过理论推导，建立了预应力钢带加固钢筋混凝土短柱抗剪承载力的计算公式，所建议公式计算结果与试验结果吻合较好。
关键词：预应力钢带；加固；钢筋混凝土短柱；抗震性能；试验研究论文类型：应用基础研究西安建筑科技大学硕士学位论文Experimental study on Seismic performance of RC short column retrofitted by prestressed steel stripSpecialty : Structure EngineeringName: Wei Yuan-fengInstructor: Prof. Yang YongABSTRACTReinforced concrete short column have the disadvantage of poor seismic performance,brittle shearing destroy offen appear in the RC short columns under seism action.As a new retrofit technology,prestressed steel strip suitable for seismic strengthening of reinforced concrete short column,It has much advantages,such as low cost,easy to install and excellent effectand,it shows wide application prospect.In order to improve the seismic performance of RC column,prestressed steel strips were adopted to retrofit the columns,which was abbreviated as PSRC column in the follow.In theory,because enhanced retrofitted by prestressed steel strips,the PSRC column may have good seismic performance.In this paper,pseudo-static experiments of 6 specimens of PSRC columns and 2 specimens of RC columns were conducted firstly to verify the theoretical prediction.According to the experimental results,it could be concluded that the prestressed steel strip can effectively enhance the ultimate deformability of concrete material,prevent concrete cover crushing and hold back the longitudinal bar buckling,and as a result,the crack propagation and stiffness degradation of the specimens were also slowed down.According the experimental results of those 9 PSRC column specimens,the final failure pattern,hysteresis curves,skeleton curves of the specimens were fully analyzed.And a series of seismic performance indexes of those specimens such as displacement ductility coefficient,energy consumption values,and equivalent viscous damping coefficient were examined.Furthermore,the influence on the seismic performance of columns of prestressed steel strip spacing were analyzed.From the experimental results,it was concluded that seismic performance of PSRC column had been successfully improved by the prestressed steel strip.Contrast with 1 carbon西安建筑科技大学硕士学位论文fiber reinforced concrete column(abbreviated as CFRP column) under the same level of lateral restraint,it firstly verify the seismic performance of the PSRC column is just as good as CFRP column,and then proved that use prestressed steel strip to retrofit RC short column is reliability and economic.According to the experiment results,the shear mechanism of the PSRC column has been analysed in this paper.And through theoretical derivation,two shear capability design formula is presented.The calculation result were well matched with the tests data.Keywords：prestressed steel strip;retrofitted;reinforced concrete short column;seismic performance;experimental studyResearch type：Applied research西安建筑科技大学硕士学位论文目录1绪论 (1)1.1研究背景 (1)1.2钢筋混凝土结构加固方法简介 (3)1.2.1 直接加固法 (3)1.2.2 间接加固法 (5)1.3 混凝土结构加固方法新发展 (6)1.4 预应力加固技术的研究现状 (7)1.4.1 国外研究现状 (7)1.4.2 国内研究现状 (8)1.5 预应力钢带加固技术 (8)1.5.1 概述 (8)1.5.2 预应力钢带加固技术已有成果 (9)1.5.3 本文的研究内容 (10)2预应力钢带加固钢筋混凝土短柱抗震性能试验 (11)2.1试验目的 (11)2.2试件设计及制作 (11)2.2.1 试件几何尺寸 (11)2.2.2 材料的力学性能 (11)2.3试件加固方法 (13)2.3.1 加固设备 (13)2.3.2 加固方案 (13)2.3.3 加固步骤 (14)2.4试验加载方案 (15)2.4.1 加载装置 (15)2.4.2 加载制度 (16)2.4.3 测量方案 (17)2.5试验现象 (18)I西安建筑科技大学硕士学位论文II2.5.1 试件破坏过程 (18)2.5.2 破坏形态 (27)2.6本章小结 (28)3预应力钢带加固钢筋混凝土短柱抗震性能分析 (31)3.1 引言 (31)3.2 试验结果及分析 (31)3.2.1 荷载-位移滞回曲线 (31)3.2.2 骨架曲线 (34)3.2.3 延性 (35)3.2.4 耗能性能 (37)3.2.5 强度衰减 (39)3.2.6 刚度退化 (40)3.2.7 应变测量结果与分析 (41)3.3本章小结 (46)4预应力钢带加固钢筋混凝土短柱抗剪承载力计算 (49)4.1钢筋混凝土柱抗剪机理 (49)4.2钢筋混凝土柱抗剪承载力计算方法 (49)4.2.1 现有钢筋混凝土柱抗剪承载力计算公式 (50)4.2.2 现有加固钢筋混凝土柱抗剪承载力计算公式 (51)4.3预应力钢带加固钢筋混凝土短柱抗剪承载力分析 (53)4.3.1 预应力钢带加固钢筋混凝土短柱抗剪机理 (53)4.3.2 预应力钢带加固钢筋混凝土短柱抗剪分析 (53)4.4预应力钢带加固钢筋混凝土短柱抗剪承载力计算方法 (56)4.4.1 建议公式 (56)4.4.2 预应力钢带强度发挥系数 (57)4.4.3 预应力钢带对混凝土强度的影响系数 (57)4.5试验值与理论值对比 (59)4.6本章小结 (60)5结论与展望 (61)西安建筑科技大学硕士学位论文5.1主要结论 (61)5.2建议与展望 (62)致谢 (63)参考文献 (65)附录：硕士研究生期间研究成果 (69)III1绪论1.1研究背景在过去的5000多年间，各国城市一直在快速发展，对于发达国家，其城市化的程度大部分超过70%。
圆钢管混凝土轴心力作用下本构关系的研究及其应用
圆钢管混凝土轴心力作用下本构关系的研究及其应用一、引言圆钢管混凝土结构是一种新型的结构体系，具有高强度、高刚度、高耐久性、抗震性能好、施工简便等优点，其在工业、民用建筑、桥梁、电力线路等领域有着广泛的应用。
本文通过对圆钢管混凝土轴心力作用下本构关系的研究，探讨其力学性能及应用。
二、圆钢管混凝土本构关系的研究圆钢管混凝土结构中，圆钢管与混凝土形成自重、外荷载及内力共同作用的结构体系，其力学性能主要受圆钢管和混凝土两种材料的力学性质影响。
因此，对其材料特性的研究十分关键。
1. 圆钢管材料特性的研究圆钢管主要受弯曲变形及轴向变形的影响，其本构关系主要可描述为受拉和受压状态下的应力-应变曲线。
经研究可知，圆钢管的应力-应变曲线常见两种类型，一种是屈服点明显的曲线，称为“强性”，另一种是比较平缓的曲线，称为“软性”。
对于前者，其屈服应变高，强度大，韧性差；后者则强度小，但具有较好的韧性。
圆钢管柱的强度主要受其材料特性及几何参数影响，同样是受拉和受压状态下的应力-应变曲线。
研究表明，圆钢管柱的屈服荷载与屈服强度呈正比关系，其抗压承载力主要受管壁厚度、圆形度、屈服应变等因素的影响。
2. 混凝土材料特性的研究混凝土是圆钢管混凝土结构中的一种基础材料，主要受压强度及抗拉强度的影响。
混凝土的本构关系可用材料模型进行描述，其中常用的模型有弹性模型、弹塑性模型、本构模型、变形层模型等。
在圆钢管混凝土结构中，混凝土腔体的厚度比、体积比、强度等参数会影响混凝土受力状态及介观形貌，并进而影响轴心力作用下的本构关系。
研究表明，圆钢管混凝土结构具有较好的耐久性和抗裂性能，可在长时间内承受持续荷载而不产生失效。
三、圆钢管混凝土本构关系的应用圆钢管混凝土的本构关系可应用于多种工程领域，如建筑、桥梁、电力线路等。
在建筑领域中，圆钢管混凝土结构可以用于建设高层建筑、宿舍、公寓等；在桥梁领域中，圆钢管混凝土梁可作为悬臂支撑梁、桥面板等器件；在电力线路领域中，圆钢管混凝土电杆可用于电力输电。
钢管混凝土组合柱——钢筋混凝土梁节点的力学性能研究
钢管混凝土组合柱——钢筋混凝土梁节点的力学性能研究摘要：现阶段，随着社会的发展，我国的科学技术的发展也有了很大的提高。
钢管混凝土组合柱是我国自主研发的一种新型建筑结构构件。
它较钢筋混凝土柱和钢骨混凝土柱具有更优良的抗压性能和抗震性能。
目前组合柱节点研究较少，常用节点有环梁法、钢牛腿法以及钢板翅片转换型等连接方法，但是该节点的使用都存有局限性，基于此文章根据现有的某项工程为背景提出一种新型的穿筋节点连接方式。
文章利用ABAQUS研究该类节点的力学性能。
主要成果如下：综合考虑了材料的本构、混凝土损伤、钢管和混凝土的接触、纵筋和混凝土的接触关系等，建立有限元模型，并利用其他文献试验数据验证文章的研究思路，通过模拟计算得出的数据与试验数据相比较发现两者的数据较吻合，保证了文章研究思路的准确性。
文章根据得出的最优开孔方式和加强方式进行往复荷载作用下的抗震性能分析，通过得到的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线及累积耗能-相对位移曲线等分析表明穿筋节点有较好的抗震性能，另外使用同样的配筋建立相应的环梁节点，将两种节点的抗震性能比较得出穿筋节点的抗震性能较好。
最后深入分析了穿筋节点在往复荷载作用下的受力状态，得出该节点有较好的强度，能满足强节点弱构件的原则。
关键词：钢管混凝土组合柱；钢筋混凝土梁节点；力学性能研究引言钢管混凝土组合柱（以下简称为组合柱）是由截面中部的钢管混凝土和钢管外的钢筋混凝土组合而成的柱。
组合柱根据浇筑的时间可分为同期和不同期，管内外混凝土同期浇筑的称为组合柱，反之为叠合柱。
钢管混凝土组合柱是我国自主研发的一种新型建筑结构构件。
组合柱由于具有承载力高、抗震性能好和施工较方便的特点，适用于我国非抗震和抗震设防区的建筑结构。
组合柱是在施工初期，先固定钢管以其为模板，在管外绑扎好钢筋后同时浇筑内外混凝土，即形成组合柱。
它同时兼有混凝土和钢结构的优越性能，又能充分利用混凝土抗压性能好和钢管强度高、韧性好、塑性好等优点，通过外围混凝土和钢管对钢管内的混凝土的约束作用，提高了混凝土抗压能力，增强了柱子的承载能力、抗震能力，同时与钢筋混凝土柱相比较，减小了柱子的截面面积，增大建筑的使用面积。
钢筋混凝土圆形柱加固的数值模拟研究
钢筋混凝土圆形柱加固的数值模拟研究一、前言钢筋混凝土圆形柱广泛应用于建筑结构中，但在长期使用过程中，由于各种因素的影响，柱子可能会出现损伤和缺陷，导致其承载能力下降。
为了延长柱子的使用寿命，提高其承载能力，需要进行加固处理。
本文将介绍如何通过数值模拟的方法进行钢筋混凝土圆形柱的加固研究。
二、加固原理在进行加固处理时，需要考虑柱子的受力情况和加固材料的性质。
一般来说，加固材料应具有一定的抗拉和抗压能力，以增加柱子的承载能力。
具体的加固方法包括：（1）增加钢筋数量或直径将原有的钢筋数量或直径增加一定比例，以增加柱子的承载能力。
（2）增加混凝土厚度在柱子的外部增加一层混凝土，以增加其承载能力。
（3）加贴碳纤维布将碳纤维布粘贴在柱子表面，以增加柱子的抗拉强度。
三、数值模拟方法进行钢筋混凝土圆形柱加固研究时，可以采用有限元数值模拟方法。
具体步骤如下：（1）建立模型根据实际情况和设计要求，建立钢筋混凝土圆形柱的有限元模型。
模型应包括柱子的几何形状、材料参数和荷载情况等。
（2）设置边界条件根据柱子的实际情况，设置模型的边界条件和荷载情况。
边界条件包括固支和自由端，荷载情况包括静载和动载。
（3）进行材料试验进行钢筋混凝土圆形柱加固材料的试验，获取其力学性能参数。
同时，也需要对加固材料的施工工艺进行试验，以保证加固效果。
（4）进行数值模拟根据模型和试验数据，进行有限元数值模拟，计算柱子在受力下的应力、应变和变形等参数。
同时，也可以模拟加固前后柱子的受力情况，以比较加固效果。
（5）分析结果根据数值模拟结果，分析柱子的受力情况和加固效果。
如果加固效果不理想，可以进行反复试验和模拟，直到达到设计要求。
四、数值模拟软件进行钢筋混凝土圆形柱加固研究时，需要使用专业的数值模拟软件。
一般来说，常用的数值模拟软件包括：（1）ANSYSANSYS是一种计算机辅助工程软件，用于进行结构力学、流体力学和电磁场分析等。
其有限元分析功能非常强大，可以用于进行钢筋混凝土圆形柱加固研究。
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［ 文章编号 ］ １ ０ ０ ２ — ８ ４ １ ２ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ － ０ １ ２ ４ － ０ ７
Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ２—８ ４ １ ２ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ４ ． ０ ２ ０
圆形钢 套 管加 固钢 筋 混 凝 土 短柱 在 单 调 水 平 荷 载 作 用 下 力 学 性 能 研 究
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔｏ ｓ ｔ ｕ ｄｙ ｔ ｈ ｅ ｂ ａ ｓ ｉ ｃ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｒ ｅ ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ｄ ｃ ｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ ｓ ｈ ｏ ｒ ｔ ｃ ｏ ｌ ｕ ｍｎ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈｅ ｎ ｅ ｄ ｂ ｙ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕｌ ａ ｒ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｔ ｕ ｂｅ， ａ ｓ ｅ ｔ ｏ ｆ
胡 潇 ， 钱 永 久 （ １ ． 成都理工大学 地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室， Ｉ ￣ ｔ ） ｌ ｌ 成都 ６ １ ０ ０ ５ ９ ； ２ ． 西南交通大
学 土木 工 程 学 院 ， 四川 成 都 ６ １ ０ ０ ３ １ ）
［ 提
要］ 为 了研 究 圆形 钢 套 管 加 固钢 筋 混 凝 土 柱 在 单 调 水 平 荷 载 作 用 下 的 力 学 性 能 ， 参 考现有 文献 ， 进行了３ ６根 圆形 钢
Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎｉ ｃ ａ ｌ Ｓｔ ｕｄ ｙ ｏ ｆ Ｒｅ ｉ ｎｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ｄ Ｃｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ Ｓ ｈｏ ｒ ｔ Ｃｏ ｌ ｕｍ ｎ Ｓ ｔ ｒ ｅ ｎｇ ｔ ｈ ｅ ｎｅ ｄ ｂｙ Ｃｉ ｒ ｃ ｕｌ ａ ｒ Ｓｔ ｅ ｅ ｌ Ｔｕ ｂｅ
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延 性 系 数 均 大 于 钢 筋 混 凝 土 对 比试 件 。 最后 ， 建 立 圆 形 钢 套 管 加 固钢 筋 混 凝 土 短 柱 抗 剪 承 载 力 实 用 公 式 ， 并 将 其 与 其 他 学 者
的 计 算 公 式 进 行 比较 ， 为 此 类 加 固法 的设 计 计 算 提 供 参 考 。 ［ 关键词 ］ 加固 ； 圆形 钢 套 管 ； 钢 筋 混 凝 土矩 柱 ； 延性； 抗 剪 承 载 力 【 中 图分 类号 ］ Ｔ Ｕ ３ ７ ５ ． ３ ［ 文 献标 识 码 ］ Ａ
第 ３ ５卷 第 ４期 ２ ０ １ ３年 ８月
工 程 抗 震 与 加 固 改 造
Ｖｏ １ ． ３５， Ｎｏ． ４ Ａｕｇ ．２ ０１ ３
Ｅａ ｒ ｔ ｈ ｑ ｕ ａ ｋ ｅ Ｒｅ ｓ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｔ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ｒｅ ｔ ｒ ｏ ｆ ｉ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇ
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套 管 加 固钢 筋 混 凝 土短 柱 在 轴 压 比 、 剪跨 比、 二次受力 、 加 固模 式 ４种 参 数 下 的有 限元 数 值 模 拟 。试 验 结 果 表 明 ： 圆形 钢 套 管
加 固钢 筋 混 凝 土 柱 相 比钢 筋 混 凝 土 对 比试 件 ， 峰值承 载力显著 提高 ， 抗剪能力 增强 。同时 ， 圆形 钢 套 管 加 固钢 筋 混 凝 土 柱 的