摘要：为改善装配式建筑连接区域的力学性能,将具有优异力学性能的超高性能混凝土(UHPC)用作连接区域的永久模板,与核心混凝土形成UHPC组合混凝土构件.为研究该新型预制拼装UHPC组合混凝土柱的轴压性能,开展了短柱轴压试验,考察预制UHPC板中纤维含量和预制UHPC板厚度对轴压性能的影响,分析了组合柱和普通钢筋混凝土柱的轴压承载力、延性和耗能等轴压性能指标的差异.结果表明:相比普通钢筋混凝土柱,组合柱的轴压承载力提高了57%~94%,耗能提高了一倍多;预制UHPC外壳中钢纤维含量为3%组合柱的轴压性能,比纤维含量为2%组合柱的轴压承载力、延性和耗能分别提高了23%、56%和114%,即预制UHPC板中纤维含量从2%提高到3%,显著改善了轴压性能.在试验分析的基础上,参照现行《混凝土结构加固设计规范》提出了该新型预制拼装UHPC组合柱的轴压承载力实用计算表达式,给出了UHPC抗压强度折减系数的建议取值.

摘要：近年来,随着冶金技术的发展,屈服强度在460 MPa及以上的高强度钢材和超高强度钢材已在我国实现了工业化生产。这类钢材采用热处理工序获得特定的微观结构,优化其材料属性和机械特性,在建筑结构的受力性能、经济效益和节能减排等方面都具有突出的优点。然而,一些研究人员指出,由于冶炼过程中必须的热处理工序,这些高强钢的微观结构在焊接过程中很容易受到影响,发生金属相变,导致焊接热影响区的各种机械性能降低。因此,有必要对建筑工业实用尺寸(如10~30 mm厚)的高强钢Q690和Q960板焊接后结构表现进行深入的研究和量化评估。针对这一问题,首先对Q690和Q960钢材10~30 mm厚的母材试件进行了单调拉伸试验,获得其机械性能。同时,对高强钢Q960在熔化极气体保护电弧焊不同焊接热输入下的焊接接头进行了单调拉伸试验,研究焊接热输入对其屈服强度、抗拉强度、延伸率等的影响,并依据相关试验数据开发了针对Q690和Q960中厚板特定热输入的焊接工艺规范。之后,采用此焊接工艺规范进行加工,并在香港理工大学结构工程实验室对共计36个不同对接拼接焊热输入、不同截面分类的Q690和Q960焊接拼接短柱开展了全面的轴压试验研究,量化了在不同焊接热输入下的高强钢Q690和Q960焊接拼接短柱在轴向压缩下的截面承载力,并将试验结果与现行欧盟规范EN 1993-1-1中的设计要求进行了比较。最后,分析了现行欧盟规范EN 1993-1-1中对于截面分类的规定在高强钢Q690和Q960短柱焊接工字形截面和箱形截面上的适用性,提供试验数据,提出了对现有截面分类规定的一些意见。

摘要：通过16个基于耐碱玻纤网格与聚丙烯混凝土复合加固方柱的轴压性能试验,得到了各试件的极限承载力与破坏形态,测得了各试件混凝土中部纵向压应力-应变曲线、试件压应力-耐碱玻纤网格中部应变曲线,分析了加固层混凝土中聚丙烯纤维含量、耐碱玻纤网格包裹方式等参数对试件轴压性能及破坏机理的影响。通过引入合理的基本假定和强度模型,提出了耐碱玻纤网格与聚丙烯混凝土复合加固方柱的轴压承载力计算方法,并将所提计算方法及相关文献计算方法得到的理论计算值与试验结果进行了比较。结果表明:试件主要破坏形态为纵向压劈破坏,裂缝最先出现在试件角部区域并向两端发展,部分试件出现加固层剥离现象;相较于耐碱玻纤网格间隔包裹试件,全包试件表现出更好的抗压性能及延性;随着加固层混凝土中聚丙烯纤维含量的增加,试件极限承载力呈先提高后降低的趋势;采用所提计算方法得到的理论计算值与试验结果吻合较好,且理论计算值均小于试验值,说明所提公式具有一定安全储备,可供工程设计参考使用。

摘要：为改善传统钢筋混凝土高墩桥梁的抗震性能,基于能力设计原理和结构抗震韧性设计理念,本文提出一种可更换部件的四肢钢管混凝土柱-软钢板组合箱形截面高墩。本文设计制作了1/10比例的缩尺试件,通过轴心和偏心受压试验,研究荷载偏心率、软钢板厚度等对新型组合高墩受压性能的影响。试验结果表明:新型组合高墩试件在轴压作用下,四肢钢管混凝土柱基本整体协调变形;当加载至试件破坏时,四肢钢管及软钢板均早已受压屈服,钢管套箍作用充分发挥;破坏形态呈整体弯曲失稳。在受偏心压力作用且偏心率不超过0.405时,四肢钢管混凝土柱全截面受压,组合截面纵向应变分布在弹性阶段基本满足“平截面假定”,在弹塑性阶段近似满足“拟平截面假定”;当加载至试件破坏时,破坏形态亦呈整体弯曲失稳。此外,钢系梁受力较小,仅起构造作用;而增大软钢板厚度,可有效提高新型组合高墩的截面抗弯刚度和正截面受压承载力,降低其侧向挠度;故在计算新型组合高墩的受压承载力时,应充分考虑软钢板的“结构元件”作用。

摘要：为研究氯盐弱腐蚀环境下圆形钢管再生混凝土短柱的轴向极限承载力,设计了12根不同核心混凝土强度、钢管壁厚和腐蚀程度的圆形钢管再生混凝土柱和2根圆形钢管柱,研究了不同弱腐蚀程度下各试件的轴心受压性能,分析了其破坏形态、承载力、荷载-位移曲线、骨架曲线和刚度退化规律,试验结果表明:弱腐蚀试件受压鼓凸,内部混凝土被压碎,承载力下降,中间表面处发生多处明显鼓曲;钢管腐蚀会引起试件约束效应系数的降低,导致其承载力和刚度明显下降,最终影响结构的安全性;提高核心混凝土强度和增大钢管壁厚均可提高圆形钢管再生混凝土柱在氯盐腐蚀环境下的极限承载能力,而增大钢管壁厚对提高试件承载力作用更为显著。

摘要：为促进绿色桥梁建造与快速施工,充分发挥UHPC力学性能优势,将传统墩柱实心截面改变为UHPC圆形空心截面并加以研究。考虑到轴压是墩柱最基本的受力方式,设计并制作了6个UHPC和3个NC空心管柱试件,研究了不同材料、约束条件以及径厚比等因素对破坏形态与极限承载力的影响。在轴压试验前,通过多组材性试验测得所用UHPC的力学性能,并根据试验结果提出本构关系,用于后续的有限元分析。后续轴压试验表明:UHPC管柱试件中段无竖向裂缝,而NC管柱试件则出现了竖向贯穿裂缝;不同箍筋约束条件对试件初期刚度的影响较小,对极限承载力的影响较大,约束效应越强,极限承载力越高;对于面积相等的2组空心管柱试件,径厚比越小,极限承载力越高,当径厚比由9.5变为7时,试件的极限承载力平均提高了8.8%;其他条件相同时,提升材料强度并不能带来等比例极限承载力的提升。最后,根据实测本构关系建立有限元分析模型并与实测结果进行比对,荷载-位移曲线总体上吻合较好。研究成果可为后续预制拼装UHPC圆形空心管柱墩的设计与应用提供参考。

摘要：为增强核心混凝土约束作用并改善其力学性能,在钢管混凝土外部增设圆钢管形成钢管约束的钢管混凝土组合柱,以构件类型、内层和外层钢管含钢率及核心混凝土强度等级为参数,设计并完成了14个钢管约束的钢管混凝土短柱和14个钢管混凝土短柱的轴压试验;观察试验现象和不同试件的破坏模式,研究各关键参数对试件轴压力学性能的影响,分析内层和外层钢管应力和应变发展规律,对比分析钢管混凝土和钢管约束的钢管混凝土的承载力和变形性能。研究结果表明:当钢管约束的钢管混凝土套箍系数不小于0.87,可使钢管混凝土柱的剪切脆性破坏转为截面压溃破坏,外观表现为腰鼓形破坏;达到承载力时,外层钢管横向应力可以达到钢材屈服强度,对核心混凝土的约束作用较强;钢管约束的钢管混凝土短柱轴压承载力较含钢率相近的常规钢管混凝土承载力可以提高20%左右,较内部钢管混凝土承载力可提高约70%。基于叠加法和GB 50936—2014《钢管混凝土结构技术规范》,提出两种钢管约束的钢管混凝土轴压承载力计算方法,预测结果与试验结果吻合良好。

摘要：为探究钢管高强再生混凝土柱的轴压性能,设计10根不同钢管壁厚和不同腐蚀程度的钢管高强再生混凝土柱和2根钢管普通混凝土柱,并对其进行了轴压试验,得到各试件荷载-位移曲线、骨架曲线和刚度退化曲线,分析其受力过程和破坏形态、特征荷载和特征位移、延性和耗能。研究表明:各试件端部钢管凸起,随着荷载增加,中部出现鼓曲现象,核心混凝土被压碎,腐蚀程度越高的试件表面鼓曲现象越明显;钢管腐蚀对钢管高强再生混凝土柱的初始刚度影响显著,导致其承载力和刚度明显下降;钢管壁厚的增加可提高试件的承载力。

摘要：为研究内填料石钢管混凝土(SCFST)中长柱的轴压性能,对12根内填料石钢管混凝土中长柱进行单调轴压试验,研究内填料石尺寸、钢管壁厚和长细比对SCFST中长柱受力性能的影响。试验结果表明:内置料石提高了SCFST中长柱的承载力,且增幅随料石尺寸的增大而提高,最大增幅达87%;内填料石尺寸相同时,SCFST中长柱承载力随钢管壁厚的增大近似呈线性增长;随着长细比的增大,SCFST中长柱破坏形态逐渐从轴压破坏转变为压弯破坏,承载力逐渐降低。根据试验结果,对GB 50396—2014中CFST柱相关设计模型用于预测SCFST中长柱承载力的可行性进行评估,预测结果与试验结果误差为-18%~24%,不能较好预测SCFST中长柱的承载力。

摘要：针对高寒环境温度对钢管混凝土结构力学行为影响显著的问题。开展钢管混凝土短柱轴压性能试验,分析试件在不同温度下的试验现象及破坏形态,探究不同环境温度对圆钢管混凝土短柱轴压力学性能的影响规律,揭示温度对钢管混凝土套箍效应的影响机理;针对现行规范在钢管混凝土承载力计算中未考虑温度作用的不足,基于试验结果分析提出考虑环境温度的钢管混凝土短柱承载力计算修正公式。结果表明:温度变化对钢管混凝土短柱承载力和延性影响显著,随着温度的下降,试件承载力增大,而延性大幅降低,脆性显著增大;温度从40℃降至-40℃,M型、L型试件承载力分别提高27.8%和34.3%;环境温度对构件套箍效应影响明显,套箍率越小越显著;提出的考虑温度影响的钢管混凝土短柱轴压承载力计算修正公式具有较好的可靠性和精度,可为高寒大温差地区钢管混凝土结构的设计提供必要依据。