广州兴业大厦钢管混凝土柱施工技术

钢管混凝土柱同时具备钢管和混凝土两种材料的性质。因钢管壁对管内混凝土形成的刚性约束作用,防止了管内混凝土的脆性破坏。管内混凝土在轴向压力作用下,钢管的轴向和径向受压而环向受拉,混凝土则三向皆受压,钢管和混凝土     

压力养护钢管混凝土的力学性能和微观结构

利用自制加压装置对不同强度等级和尺寸规格的10个钢管混凝土试件进行压力养护,研究了养护压力和持续时间对试件轴压强度、应变和破坏特征的影响,分析了水化产物发育、孔结构和微裂纹结构的发展情况.结果表明：压力养护促使体系更加致密,能够抑制微裂纹形成和发展;水化产物结晶发育良好,可填充孔隙结构,提高混凝土自身强度;当压力传导至钢管时使其产生环向拉伸应变,核心混凝土终凝后,钢管收缩对其产生预压应力,两者协同增强,从而提高了试件的轴向承载力.     

圆CFRP-钢管混凝土轴压构件静力性能研究

为了初步了解圆CFRP-钢管混凝土轴压构件的静力性能,进行32个试件的试验研究.试验结果表明,长径比较小的试件属于强度破坏,长径比较大的试件则属于稳定破坏;试件的载荷-中截面挠度曲线可以分为以下三个阶段:弹性段、弹塑性段和软化段.对试验结果的分析表明,在极限荷载之前,钢管纵向应变沿截面高度的分布基本符合平截面假定;钢管和CFRP管在纵向和环向都可以协同工作;环向应变分布不均匀,同一点的纵向应变和环向应变异号,纵向受拉的钢管对混凝土没有环向约束作用;构件的挠曲线近似为正弦半波曲线.最后,应用纤维模型法模拟了圆CFRP-钢管混凝土轴压构件的荷载-中截面挠度曲线,计算结果与试验结果吻合良好,且偏于安全.     

钢管混凝土偏压格构柱长细比影响试验研究

进行了钢管混凝土格构柱偏心受压试验,试验参数为长细比。介绍了试验的情况和过程,对柱肢钢管纵向应变、环向应变、缀管的纵向应变等进行了分析。研究结果表明,随长细比的增加,钢管混凝土格构柱的极限承载力逐渐降低。柱肢以受轴压为主,属于小偏压构件。近载侧的柱肢在试件进入非线性后紧箍效应开始发生作用。缀管的受力较小且都处在弹性阶段。受缀管的影响,节点处柱肢钢管环向应变很大,它是引起柱肢钢管撕裂从而导致试件破坏的主要原因。     

圆CFRP-钢管混凝土压弯构件静力性能试验研究

进行了32个圆CFRP-钢管混凝土压弯构件的试验研究。结果显示,构件的载荷-中截面挠度曲线可以分为弹性阶段、弹塑性阶段和下降阶段,构件的破坏属于延性破坏。分析表明,从加载之初直到极限荷载,钢管和CFRP在纵向和环向都可以协同工作,环向应变沿截面周边分布不均匀;钢管纵向应变沿截面高度的分布基本符合平截面假定;纵向受压的钢管存在内力重分布过程,纵向受拉区钢管对核心混凝土的环向约束效果不显著;构件的挠曲线大致为正弦半波曲线。采用纤维模型法分析圆CFRP-钢管混凝土压弯构件的荷载-中截面挠度曲线,分析结果与试验结果吻合较好且偏于安全。     

不同构造圆钢管混凝土的黏结性能

为提高圆钢管混凝土的黏结性能,进行了 12个大尺寸圆钢管混凝土试件的推出试验.钢管内部构造措施包括无构造、内置竖向肋板、内置钢管和拉结板、内置环向肋板等6种;采用2种水胶比的核心区高强混凝土.通过各试件的破坏特征、荷载-滑移曲线和应变,分析了不同构造和不同水胶比对圆钢管混凝土黏结性能的影响,并得到了环向肋板抗剪强度的计算方法.研究结果表明:无构造的圆钢管高强混凝土荷载-滑移曲线存在陡降段,设置构造措施可减弱陡降段;环向肋构造可大幅提高界面黏结强度和耗能能力,环向肋竖向肋的组合构造对于改善界面黏结性能效果最好,钢筋笼对黏结性能影响不大;混凝土与钢管的黏结强度随混凝土水胶比降低而升高.     

高强混凝土自收缩对钢管混凝土轴压力学性能的影响

采用非线性有限元法,以钢管与混凝土之间的黏结初应力代表核芯混凝土的收缩作用,通过计算得出钢管高强混凝土轴压构件在不同程度自收缩作用影响下的压力-应变全过程曲线。通过对这些曲线的分析,总结了核芯混凝土纵向收缩单独作用、径向收缩单独作用及2个方向同时收缩作用时对钢管高强混凝土轴压构件压力-应变全过程曲线的影响。结果表明,自收缩会降低钢管混凝土构件的比例极限和屈服强度,同时会降低构件的模量,对构件的极限承载力有不利的影响。     

型钢混凝土梁与钢管混凝土柱节点加强环研究

探讨了型钢混凝土梁与钢管混凝土柱节点的外加强环板受力特性，基于既有的试验结果和理论计算，分析了加强环板的应变分布规律，研究了环板宽度对节点的承载力和刚度的影响，并通过建立承载力—变形双控原则来确定外加强环板尺寸的计算公式。     

圆CFRP-钢管混凝土压弯构件滞回性能试验研究

进行了12个圆CFRP-钢管混凝土压弯构件的滞回性能试验研究。试验结果表明,CFRP对圆钢管混凝土有很好的环向约束和纵向增强作用,钢管的局部屈曲得到了延缓或消除。所有试件的跨中荷载-挠度曲线和弯矩-曲率曲线均较为饱满,表现出很好的滞回性能。在加载后期,无轴压力试件的承载力无下降,而有轴压力试件的承载力明显下降。对试验结果的分析表明,钢管和CFRP在纵向和环向都可以协同工作;同一点的纵向应变和环向应变异号;试件的挠曲线均近似为正弦半波曲线。计算表明,强度退化不显著,轴压比和纵向CFRP增强系数的增大可以提高试件的抗弯承载力和刚度,同时减缓刚度退化,但会降低试件的延性和累积耗能,而轴压比在一定范围内对试件的抗震性能是有利的。     

圆截面钢管混凝土受弯构件试验研究

通过4个圆截面钢管混凝土受弯构件的试验研究,对其基本静力性能进行分析。结果表明,在本文试验参数范围内,圆截面钢管混凝土受弯构件的荷载一跨中挠度曲线可以划分为以下3个阶段：弹性阶段、弹塑性阶段和增强阶段;所有试件均在跨中挠度达到大约1／200跨度时结束弹性阶段。环向应变沿截面圆周分布不均匀：纵向受拉最大点环向压应变最大,纵向受压最大点环向拉应变最大。从加载之初直到大约0．7倍极限承载力,纵向应变沿截面高度分布基本符合平截面假定。试件的屈服与钢管的纵向受拉屈服几乎同步发生。对于同一点,纵向受压则环向受拉,反之,纵向受拉则环向受压;纵向受拉点的钢管对混凝土没有约束作用。     

方钢管混凝土柱耐火极限的理论计算模型

确定了高温下组成方钢管混凝土的钢材和核心混凝土的应力 -应变关系模型 ,在核心混凝土的应力 -应变关系模型中考虑了钢材和核心混凝土相互作用的约束效应。合理地确定了方钢管混凝土截面的温度场分布利用数值分析方法计算了方钢管混凝土的耐火极限 ,理论结果与试验结果对比 ,两者吻合较好。     

螺旋筋增强外包型钢混凝土柱偏压性能

为了研究螺旋筋增强外包型钢混凝土柱的偏压受力性能,设计并制作了22个试件(其中螺旋筋增强外包型钢混凝土柱试件19个和外包型钢混凝土柱对比试件3个)并进行偏心受压静力加载试验,观察试件的破坏过程,剖析失效机理,获取了其荷载-挠度曲线、荷载-应变曲线、截面应变分布和刚度退化曲线,并分析了箍筋间距、偏心距、径长比(D/a,D...     

高轴压比钢骨混凝土剪力墙抗震性能试验研究

为研究高轴压比钢骨混凝土剪力墙的抗震性能,完成了6片剪跨比为2.43、轴压比试验值为0.33~0.35的钢筋、钢骨和钢管混凝土剪力墙试件的往复水平力加载试验。试验表明:试件的纵筋和钢骨(钢管)受压屈服先于受拉屈服。试件的破坏形态为底部混凝土压碎剥落,约束边缘构件内的纵筋和钢骨(钢管)压曲,试件丧失竖向承载力。钢骨和钢管提高了试件的正截面承载力,且随位移增大试件能稳定地保持最大承载力。配置工字钢、槽钢和方钢管的试件的极限位移角为1/73~1/59,与钢筋混凝土试件基本相同;配置圆钢管的试件的极限位移角达1/44,墙端约束边缘构件配置圆钢管对提高高轴压比剪力墙的变形能力有显著作用。根据试验结果,提出了高轴压比钢骨混凝土剪力墙屈服、承载力极限状态和变形极限状态的截面应变、应力分布,建立了正截面承载力的计算式和顶点水平位移计算式,计算结果与试验结果符合较好。     

圆钢管钢纤维活性粉末混凝土短柱轴压性能试验研究

为研究圆钢管钢纤维活性粉末混凝土（RPC）短柱的轴压性能,完成了7根外径219~273mm的圆钢管钢纤维RPC短柱轴压性能试验,分析了套箍系数、径厚比对轴压试件荷载-应变曲线和破坏特征的影响。结果表明：套箍系数ξ在0.63~0.88时,荷载-位移曲线在峰值荷载后出现下降段,短柱呈现剪切破坏模式;当ξ≥1时,在到达峰值荷载后,荷载下降幅度明显减小或出现回升趋势,短柱呈现腰鼓形破坏模式。在达到峰值荷载的85%之前,试件处于弹性阶段,钢管纵向应变大于横向应变;弹塑性阶段,钢管横向应变增加较快,其横向变形系数超过钢管的泊松比并逐渐增大,钢管对RPC的约束作用不断增强。随着混凝土抗压强度提高,其横向变形系数减小,钢管对核心区RPC约束效果降低。     

方钢管混凝土纯弯构件力学性能及承载力的研究

利用轴压方钢管混凝土中钢和混凝土的应力－应变关系模型，采用数值分析方法对方钢管混凝土纯弯构件进行分析，分析结果和试验结果吻合良好。     

方钢管混凝土压弯构件力学性能及承载力的研究

利用轴压方钢管混凝土中钢和混凝土的应力－应变关系模型，采用数值分析方法对方钢管混凝土压弯构件进行分析，分析结果和试验结果吻合良好。     

横向约束部分预应力混凝土高耸结构延性系数研究

高耸结构一般采用环形截面形式,随着高度的增加,为满足正常使用要求,普遍采用较高的预应力度,由此导致延性降低,为此加强混凝土的横向约束,以提高构件的延性。根据周边均匀配筋的环形截面的受力特点和平截面假定,应用复合箍筋约束混凝土和核心钢管混凝土的应力应变关系,进行了部分预应力压弯构件延性系数计算。计算表明,普通预应力混凝土构件加入复合约束箍筋后,延性系数大幅提高,承载力提高幅度不大;加入核心钢管后,延性系数和承载力均显著提高。因此建议超高耸结构混凝土塔筒优先采用核心钢管来提高延性和承载力。     

圆端形钢管混凝土双肢塔柱受力性能试验研究

采用有限元方法,在不考虑钢管-混凝土相互作用的基础上,对某斜拉桥圆端形钢管混凝土双肢柱在轴心受压和偏心受压两类工况下的受力状况进行数值模拟分析。然后,结合某斜拉桥主塔双肢塔柱应力监测实验数据,与有限元模拟数据进行对比。两者结果吻合良好,表明所采用的有限元模型是合理的。分析结果表明,相比于普通钢管混凝土结构,圆端形钢管混凝土双肢柱具有承受大偏心荷载的性能。     

矩形钢管自密实混凝土的钢管-混凝土界面粘结性能研究

钢管混凝土构件在受力过程中,钢管及核心混凝土间的粘结性能一直是设计和研究人员关注的热点问题之一。合理确定钢管与核心混凝土间的粘结强度,是进行钢管混凝土梁柱节点设计的重要前提。通过对矩形钢管自密实混凝土构件界面粘结性能进行的试验研究,对钢管自密实混凝土与钢管普通混凝土进行比较。结果表明,自密实混凝土可以提高钢管与混凝土间的界面粘结强度。最后,提出粘结强度的简化计算公式和粘结应力-相对滑移关系的简化模型。