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第1章 绪论 1

1.1 空实心钢管混凝土的应用及特点 1

1.1.1 实心钢管混凝土 1

1.1.2 空心钢管混凝土 7

1.2 存在的问题 10

1.3 本书研究思路和内容 10

参考文献 11

第2章 空实心钢管混凝土统一理论和统一设计公式 12

2.1 空实心钢管混凝土轴压承载力统一理论研究 12

2.1.1 引言 12

2.1.2 空心和实心圆形钢管混凝土柱的数学模型 13

2.1.3 空实心钢管混凝土轴压组合强度统一公式推导 14

2.1.4 空实心钢管混凝土轴压承载力 30

2.1.5 空实心钢管混凝土组合刚度研究 35

2.2 空实心钢管混凝土纯弯强度统一公式 39

2.2.1 引言 39

2.2.2 理论假设和受力分析 40

2.2.3 方形构件 40

2.2.4 八边形构件 44

2.2.5 实用简化公式 50

2.3 空实心钢管混凝土构件复杂受力下承载力研究 53

2.3.1 引言 53

2.3.2 塑性平衡桁架理论 54

2.3.3 平衡方程的推导 55

2.3.4 复杂受力下模型的等效 79

2.3.5 相关方程的推导 80

2.3.6 钢管与混凝土的相互作用对相关方程的修正 87

2.4 有限元验证 92

2.4.1 有限元模型的建立 92

2.4.2 有限元模型的验证 93

2.4.3 理论公式计算结果与有限元结果的比较 94

2.4.4 理论公式计算结果与试验结果比较 97

2.5 实验验证 101

2.5.1 引言 101

2.5.2 钢管和混凝土的材料性能试验 101

2.5.3 钢管混凝土轴压试验 105

2.6 结论和展望 117

参考文献 119

第3章 空实心钢管混凝土数值计算理论 120

3.1 引言 120

3.2 有限元计算 120

3.2.1 常温条件下材料静力本构关系及其参数确定 120

3.2.2 钢管混凝土防火计算模型 126

3.2.3 适用于动力计算模型 134

3.2.4 适用于结构整体分析的钢管混凝土纤维梁模型 143

3.2.5 考虑混凝土徐变和施工影响的钢管混凝土模型 146

3.2.6 钢管混凝土局部稳定模型 154

3.2.7 常温和高温下CFRP模型 157

3.2.8 常温和高温下GFRP模型 159

3.2.9 高温下混凝土裂纹模型 160

3.2.10 混凝土高温下剥落模型 161

3.2.11 混凝土防腐电化学脱盐有限元模型 174

3.2.12 钢管与混凝土界面模型 178

3.3 有限元结果与试验结果的对比 180

3.3.1 轴压短柱 180

3.3.2 轴压长柱 181

3.3.3 纯弯构件 182

3.3.4 偏压构件 184

3.3.5 冲击 184

3.3.6 抗震 194

3.3.7 徐变构件 197

3.3.8 钢管混凝土构件温度场 199

3.3.9 钢管混凝土构件防火 202

3.3.10 高温下混凝土内部孔隙压力验证 204

3.3.11 混凝土防腐电化学脱盐模型验证 206

3.3.12 局部稳定问题 209

3.3.13 FRP高温下验证 212

3.4 总结和展望 214

参考文献 214

第4章 空实心钢管混凝土防火性能 218

4.1 引言 218

4.2 研究现状 219

4.2.1 总体研究阶段 219

4.2.2 实心钢管混凝土构件防火国外研究现状 220

4.2.3 实心钢管混凝土构件防火国内研究现状 221

4.2.4 空心钢管混凝土防火研究现状 221

4.2.5 钢管混凝土框架抗火性能的研究现状 221

4.3 基本假定和判断防火失效准则 222

4.4 实心钢管混凝土构件的耐火性能有限元分析 223

4.4.1 概述 223

4.4.2 钢管混凝土防火有限元模型 224

4.4.3 实心钢管混凝土柱耐火极限分析 225

4.5 空心钢管混凝土构件的耐火性能研究 237

4.5.1 空心率对钢管混凝土温度场的影响 237

4.5.2 不同火荷载下空心率对钢管混凝土耐火性能的影响 237

4.6 空实心钢管混凝土防火涂料厚度的计算方法 242

4.6.1 第一种保护方案 243

4.6.2 第二种保护方案 244

4.7 混凝土或水泥砂浆脱落问题的研究 246

4.7.1 概述 246

4.7.2 研究现状 247

4.7.3 有限元模型的建立 249

4.7.4 骨架应力 250

4.7.5 模拟结果 250

4.7.6 剥落的产生及回归分析 253

4.8 钢管混凝土框架结构耐火性能 263

4.8.1 概述 263

4.8.2 计算模型 264

4.8.3 计算结果与分析 266

4.8.4 标准耐火试验与实际框架中构件抗火性能的比较 271

4.8.5 钢管混凝土框架柱耐火极限计算公式 276

4.9 总结和展望 282

参考文献 283

第5章 徐变对空心钢管混凝土构件承载力的影响 288

5.1 引言 288

5.2 国内外现状 288

5.3 空心钢管混凝土徐变影响的理论分析 292

5.3.1 基于切线模量理论的空心钢管混凝土轴压构件欧拉临界力公式 292

5.3.2 混凝土的切线模量与应变的关系 292

5.3.3 弹塑性阶段钢材的切线模量与应变的关系 293

5.3.4 徐变影响的理论公式 294

5.3.5 基于切线模量理论的偏压构件稳定承载力公式 295

5.4 有限元模型 296

5.4.1 ABAQUS有限元徐变法则 296

5.4.2 有限元模型的建立 297

5.4.3 有限元与试验对比 298

5.5 核心混凝土徐变对空心钢管混凝土轴压稳定的影响 301

5.5.1 轴压构件徐变量的计算 301

5.5.2 徐变前后混凝土与钢材模量变化 303

5.5.3 徐变影响系数的确定 304

5.6 徐变对空心钢管混凝土偏心受压构件稳定承载力的影响 305

5.7 总结和展望 310

5.7.1 总结 310

5.7.2 展望 311

参考文献 311

第6章 钢管混凝土结构连续性施工安全性评估 313

6.1 引言 313

6.2 国内外研究现状 314

6.2.1 钢管初应力的研究现状 314

6.2.2 钢管混凝土徐变研究现状 314

6.2.3 施工控制研究现状 314

6.3 连续性分级加载施工中钢管初应力和龄期混凝土徐变的影响 316

6.3.1 连续性分级加载施工中各种影响因素 316

6.3.2 试验研究 321

6.3.3 有限元计算 327

6.3.4 龄期对轴压、偏压构件承载力的影响 329

6.3.5 连续性施工时钢管初应力和龄期混凝土徐变的影响 343

6.3.6 管内混凝土徐变引起的内力变化与钢管初应力影响的统一 361

6.4 总结和展望 366

6.4.1 总结 366

6.4.2 展望 366

参考文献 366

第7章 空心钢管混凝土的抗震性能 368

7.1 引言 368

7.2 钢管混凝土抗震性能研究现状 369

7.2.1 实心钢管混凝土抗震性能国外研究现状 369

7.2.2 实心钢管混凝土抗震性能国内研究现状 370

7.3 空心钢管混凝土抗震性能有限元分析 371

7.3.1 空心率对骨架曲线的影响 371

7.3.2 钢材强度对骨架曲线的影响 373

7.3.3 混凝土强度对骨架曲线的影响 374

7.3.4 长细比对骨架曲线的影响 375

7.3.5 轴压比对骨架曲线的影响 376

7.3.6 含钢率对骨架曲线的影响 376

7.4 骨架曲线简化模型的提出 377

7.4.1 骨架曲线简化模型的提出 378

7.4.2 骨架曲线简化模型中各参数确定 378

7.5 空心钢管混凝土位移延性系数的计算 406

7.5.1 空心钢管混凝土位移延性系数的定义 406

7.5.2 延性系数公式的得出 407

7.5.3 延性系数公式的验证 407

7.6 空心钢管混凝土框架结构抗震性能研究 409

7.6.1 地震波的选择 409

7.6.2 空心钢管混凝土框架模型的建立过程 410

7.6.3 空心率对结构的影响 413

7.6.4 截面形状对结构的影响 415

7.6.5 空心结构与普通结构的对比 417

7.7 总结和展望 420

7.7.1 总结 420

7.7.2 展望 420

参考文献 421

第8章 钢管混凝土现场无焊接节点抗震性能 423

8.1 引言 423

8.2 钢筋混凝土梁-钢管混凝土柱节点抗震性能试验研究 424

8.2.1 试件准备及装置说明 424

8.2.2 试验现象及分析 439

8.2.3 试验结果及分析 444

8.3 钢筋混凝土梁-钢管混凝土柱节点抗震性能有限元分析 452

8.3.1 三维有限元节点模型的建立与计算 452

8.3.2 节点试验有限元分析结果 454

8.3.3 忽略节点域变形的节点初始刚度简化分析 460

8.3.4 影响钢管混凝土节点抗震性能的参数分析 465

8.4 钢筋混凝土梁-钢管混凝土柱节点骨架曲线理论分析 475

8.4.1 弹性阶段初始刚度计算 475

8.4.2 塑性阶段与退化阶段的强度与刚度计算 483

8.4.3 骨架曲线理论模型与有限元对比验证 486

8.5 结论和展望 490

8.5.1 结论 490

8.5.2 展望 490

参考文献 491

第9章 钢管混凝土局部稳定性研究 492

9.1 引言 492

9.2 研究现状 492

9.3 有限元和理论计算模型 495

9.3.1 局部稳定计算的有限元模型建立 495

9.3.2 空心薄壁钢管混凝土发生局部屈曲时判断标准 496

9.4 空心薄壁方钢管混凝土柱局部屈曲性能分析 498

9.4.1 空心薄壁方钢管混凝土柱的破坏形态分析 498

9.4.2 空心薄壁方钢管混凝土柱的荷载位移曲线 499

9.4.3 各种因素对构件屈曲性能的影响 500

9.4.4 空心薄壁方钢管混凝土柱局部屈曲宽厚比限值的确定 505

9.4.5 空心薄壁方钢管混凝土柱局部屈曲宽厚比限值的比较 506

9.5 空心薄壁八边形钢管混凝土柱局部屈曲性能分析 512

9.5.1 空心薄壁八边形钢管混凝土柱的破坏形态分析 512

9.5.2 空心薄壁八边形钢管混凝土柱的应变荷载曲线分析 513

9.5.3 各种因素对屈曲性能的影响 513

9.5.4 空心薄壁八边形钢管混凝土柱宽厚比限值的确定 517

9.5.5 与空八边形钢管局部屈曲性能的比较 517

9.6 空心薄壁十六边形钢管混凝土柱局部屈曲性能分析 520

9.6.1 径厚比变化对构件屈曲性能的影响 520

9.6.2 与空十六边形钢管局部屈曲性能的比较 521

9.7 空心薄壁圆形钢管混凝土柱局部屈曲性能分析 524

9.7.1 径厚比变化对构件屈曲性能的影响 524

9.7.2 空心薄壁圆钢管混凝土柱径厚比限值的比较 525

9.8 总结和展望 527

9.8.1 总结 527

9.8.2 展望 527

参考文献 528

第10章 钢管混凝土无损检测 530

10.1 引言 530

10.2 超声波检测原理及方法 530

10.2.1 传统的超声波检测原理 530

10.2.2 检测方法 530

10.3 结合HHT分析的超声检测法 532

10.3.1 经验模态分解法 533

10.3.2 Hilbert变换 534

10.3.3 超声信号的预处理 535

10.4 试验研究 537

10.4.1 无缺陷位置与脱层位置的对比 538

10.4.2 无缺陷位置与内含杂物位置的对比 539

10.4.3 无缺陷位置与中心孔洞位置的对比 540

10.5 总结和展望 540

10.5.1 总结 540

10.5.2 展望 541

参考文献 541