ISSN 1000-6869 CN 11-1931/TU
基于可恢复功能的抗震设计理念，提出一种可更换角钢单边连接的梁端组合节点。设计了两个不同角钢连接方式缩尺试件，进行低周往复加载试验，深入研究该类型节点的滞回性能、延性、刚度退化和耗能能力等抗震性能指标。结果表明：节点的破坏主要是下翼缘角钢削弱区剪断，削弱区附近混凝土脱落，靠近节点区域混凝土压溃；滞回曲线饱满，更换前后滞回曲线基本吻合，转角延性系数大于6.0，等效黏滞阻尼系数约为0.27，在地震作用下有较好的延性和耗能能力；在不同加载位移角下，角钢单边连接梁端组合节点在加载过程中破坏现象较角钢双边连接的梁端组合节点的滞后，两种节点峰值荷载、极限位移角基本相同角钢；角钢更换前，节点破坏主要集中于角钢削弱区，该节点能有效地保护构件其他部位，修复操作简单，能解决组合节点钢梁上翼缘连接部件震后难于更换的问题，可为实际工程应用提供参考。
为研究腐蚀环境下中空夹层钢管混凝土相贯焊接K形节点的疲劳性能，开展了3个腐蚀后中空夹层钢管混凝土相贯焊接K形节点疲劳试验，分析了节点疲劳裂纹萌生扩展失效机理、刚度退化规律及现有规范中的管节点疲劳寿命预测曲线的适用性。研究表明：腐蚀后节点疲劳裂纹萌生位置与最大热点应力位置和主管侧焊趾附近点蚀严重程度均相关。在高热点应力水平下，应力幅起主导作用，疲劳裂纹萌生寿命N2和失效寿命N4随着应力幅增加而降低；而在较低热点应力水平下，腐蚀程度占主导作用，N2和N4随着腐蚀率增加而降低。试验结果与现有设计规范计算结果对比表明，采用CIDECT建议的SN曲线预测腐蚀中空夹层钢管混凝土节点的疲劳寿命将偏于不安全，而采用DNV、API等规范相关公式的计算值偏于保守。基于试验结果拟合了95%保证率的腐蚀后中空夹层钢管混凝土相贯焊接K形节点疲劳寿命预测SN曲线，当疲劳寿命为2×106时，腐蚀节点的95%保证率的热点应力上下限分别为168.26MPa和118.67MPa。
在服役期间,钢管混凝土的外部钢管极易发生局部腐蚀，严重危害结构的安全性。局部腐蚀可分布在构件表面的多个区域，腐蚀区域具有随机的几何形貌，具体表现为不规则形状和不均匀表面，其空间分布也具有很强的任意性。为了研究多区域局部腐蚀对圆钢管混凝土构件轴压性能的影响，采用ABAQUS有限元软件建立并验证了单块局部腐蚀圆钢管混凝土构件有限元模型，之后建立了考虑多区域局部腐蚀分布位置随机性以及腐蚀形貌随机性的有限元分析模型。分析了多区域局部腐蚀不规则形状和不均匀表面、沿构件环向和纵向的相对位置对圆钢管混凝土构件轴压承载力的影响。结果表明：具有随机形貌的多区域局部腐蚀可以简化为对应位置上的腐蚀深度恒定的矩形腐蚀区域；多区域局部腐蚀的随机分布位置对构件轴压承载力具有显著影响，腐蚀分布的位置会影响构件的控制截面。根据参数分析结果，提出了基于控制截面的多区域局部腐蚀圆钢管混凝土构件轴压承载力计算方法，计算结果与参数分析结果误差基本小于5%，吻合较好。
为研究不锈钢薄壁复合方钢管柱轴压局部屈曲性能，进行6个不同宽厚比的不锈钢薄壁复合方钢管柱的轴压试验。试验结果表明，随着宽厚比的增大，破坏模式逐渐从强度破坏变为局部屈曲破坏。依据叠加原理给出不锈钢复合板本构模型，利用有限元软件ABAQUS建立轴压方钢管柱有限元模型，并用试验结果验证有限元模型的有效性。基于所验证的有限元模型，分析不锈钢薄壁复合方钢管板件宽厚比(30~40)、不锈钢含量(0~100%)和不锈钢复合板类型(Q235+304钢、Q355+316钢)等参数对方钢管柱轴压局部屈曲性能的影响。参数分析结果表明，不锈钢薄壁复合方钢管柱局部稳定系数随着不锈钢含量增加而减小，对其进行合理的宽厚比限制可以避免构件出现局部屈曲破坏。依据不同不锈钢含量下的弹性模量修正系数提出不锈钢薄壁复合方钢管柱局部屈曲临界应力计算方法，给出不锈钢薄壁复合方钢管柱的宽厚比限值，适用于常用的Q235+304钢、Q355+316钢两种不锈钢复合板类型。
为了解决橡胶混凝土强度较低的缺点，将橡胶混凝土填充进钢管内形成钢管橡胶混凝土，可以有效提升构件承载力，但钢管橡胶混凝土构件的高温后力学性能目前尚不明晰。为此，对钢管橡胶混凝土短柱的高温后轴压性能进行了试验研究，共设计了16个钢管橡胶混凝土短柱试件，考虑截面尺寸和橡胶颗粒含量的变化。根据试验结果对钢管橡胶混凝土短柱的破坏模式、截面温度时间关系、轴向载荷变形曲线等进行了分析。试验结果表明：虽然钢管橡胶混凝土短柱在高温后的剩余承载力和刚度均有所下降，但表现出了良好的延性；随着橡胶含量的增加和截面尺寸的减小，加热时程对剩余承载力的影响更加明显。基于截面平均温度法提出了钢管与橡胶混凝土加热后的截面温度计算公式，并建立了考虑橡胶含量和钢管约束效应的钢管橡胶混凝土短柱高温后剩余承载力计算方法，可以为钢管橡胶混凝土短柱在火灾后的评估及加固工作提供参考。
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