季节大温差钢管混凝土温度场及轴压性能试验研究

为了研究由于日照、骤然降温等引起的短时温度变化荷载与温度应力对钢管混凝土脱粘的影响程度,第1组试验将钢管混凝土构件和素混凝土构件放置在人工气候模拟箱中,并在箱内预先设置不同的温度数据,观察季节大温差作用对钢管混凝土和素混凝土的影响,并对两者所受的影响程度进行对比。第2组试验是对脱粘的钢管混凝土构件进行轴压试验,以探究脱粘对钢管混凝土受力的影响程度。结果表明:在大温差作用下,钢管混凝土中核心混凝土的温度变化比单纯的素混凝土温度变化要小,并且钢管混凝土和素混凝土的内部温度变化总是滞后于大气温度变化;温差比较大时,钢管和混凝土的应变、应力变化较明显,且钢管的应变、应力变化比核心混凝土的应变、应力变化要大,致使钢管与混凝土之间出现脱粘,温差越大,脱粘值越大,脱粘对钢管混凝土的受力影响较大。     

不同脱粘程度对钢管混凝土桁拱受力性能影响

以某飞鸟式钢管混凝土桁式拱桥为背景工程,建立考虑钢管混凝土桁拱不同脱粘程度的有限元模型,分析了在半跨均布荷载工况作用下,不同脱粘长度及不同脱粘位置两个参数对钢管混凝土桁拱受力性能的影响程度及变化规律。结果表明,对于不同脱粘长度和不同脱粘位置,脱粘均使得弦杆钢管轴力增大,核心混凝土轴力减少。脱粘长度越大,桁拱L/4截面的最大挠度越大,且极限承载力降低。不同脱粘位置(L/8脱粘长度)对桁拱的极限承载力影响很小。建议将脱粘处钢管的应力作为工程实践中关注的重点。     

界面状态对矩形钢管混凝土构件抗弯性能的影响

考虑钢-混凝土界面完全粘结和自由滑移2种极限状态,研究矩形钢管混凝土构件受弯过程的截面中和轴平移规律,并基于平截面假定,分别给出2种界面状态下构件抗弯承载力、抗弯刚度的理论计算方法。同时,针对钢管与核心混凝土界面平均粘结强度,分析抗弯构件在界面脱粘时的有效受压区高度。研究结果表明:矩形钢管混凝土的界面脱粘导致核心混凝土的抗弯承载力过早失效,构件的整体抗弯刚度和承载力降低;高宽比越大,钢管混凝土梁的整体钢管与混凝土之间的界面状态性能对构件抗弯承载力的影响越明显;实际中核心混凝土在未达到极限受压强度前与钢管发生脱粘,为充分利用核心混凝土的材料强度,应对矩形钢管混凝土的界面粘结进行构造加强。     

钢管混凝土拱肋设计若干问题研究

通过推导钢管混凝土结构构件在极限状态和正常使用状态下钢管与核心混凝土之间的本构关系,明确了两种材料之间的应力应变关系。同时,对收缩徐变的应力重分布影响、钢管混凝土结构的平截面假定探讨等方面进行了分析,提出对钢管混凝土拱肋这类压弯构件应适当增设剪力键,以保证构件的整体受力性能。     

方中空夹层钢管混凝土偏心受压柱力学性能的研究

以长细比和偏心率为变化参数 ,共进行了十二个方中空夹层钢管混凝土偏心受压构件的试验研究。在确定组成方中空夹层钢管混凝土的钢材和核心混凝土应力 应变关系模型的基础上 ,利用数值解法对方中空夹层钢管混凝土压弯构件的荷载 变形全过程关系进行了分析 ,理论分析结果与试验结果吻合较好。最后 ,提出了方中空夹层钢管混凝土压弯构件承载能力实用验算方法     

严寒地区矩形钢管混凝土截面温度分布试验

为研究严寒地区钢 混凝土组合结构的温度荷载,以西宁市作为严寒地区的代表,在现场进行了水平放置带加劲肋的矩形钢管混凝土构件截面温度场测试试验,对日照作用下钢管混凝土构件截面温度分布进行了研究。同时还将矩形钢管混凝土构件的三维温度场简化为二维温度场,建立了ABAQUS有限元热力学分析模型,在考虑太阳辐射、风速以及环境温度等参数的作用下提出了构件截面温度场有限元计算方法。结果表明:钢管混凝土构件钢管测点及管内混凝土测点温度的实测值均与有限元计算值吻合良好;考虑日照作用的矩形钢管混凝土截面温度场为非均匀温度场,构件截面存在着明显的温度梯度;钢管温度受到环境温度的直接影响,其温度变化略微滞后于环境温度变化,温度极值明显大于环境温度极值;管内混凝土的温度则受到环境温度的间接影响,其温度变化明显滞后于环境温度变化,温度极值则小于钢管温度极值;矩形钢管混凝土截面温度分布还会受到管内纵向加劲肋的影响,该加劲肋增大了其与混凝土的接触面积,减少了管内混凝土温度变化的滞后程度,降低了构件截面的梯度温差。     

3种不同钢管混凝土本构关系模型研究

对韩林海,Susantha,Saenz 3种钢管混凝土核心混凝土的单轴应力-应变关系做了介绍,对采用不同混凝土强度等级、不同径厚比(宽厚比)的圆钢管(方钢管)混凝土的应力-应变关系作了分析,并对3种不同本构关系作了对比分析研究.结果表明:对于相同等级的混凝土,径厚比(宽厚比)越小,钢管对核心混凝土的约束效应越好,即核心混凝土强度提高越大;Saenz模型的延性好于其他两种模型,应力峰值较大;3种模型中,圆钢管对混凝土的约束效应明显好于方钢管.     

钢管混凝土构件自应力及承载力分析研究

介绍了钢管混凝土的受力特征,然后,在确定了钢材和核心混凝土应力-应变关系模型的基础上,利用有限元软件ABAQUS建立了钢管混凝土力学性能模型,通过ABAQUS软件模拟得出了各构件荷载位移全曲线,以及各个构件的承载力状况。最后,把模拟结果与试验结果进行了对比。结果表明,该有限元模型可以很好地模拟钢管混凝土中核心混凝土自应力及承载力工作机理。     

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。     

火灾作用下钢管混凝土柱截面温度变化与脱黏关系研究

应用有限元方法,分析了火灾作用下钢管混凝土柱截面温度变化与脱黏之间的关系。研究表明,火灾作用下钢管混凝土柱易发生脱黏,脱黏主要取决于防火涂层厚度和火灾作用时间;防火涂层厚度对初始脱黏空隙厚度的影响较大,对于常用钢管混凝土柱,无防火涂层时初始脱黏空隙厚度在0.33～2.04 mm之间,防火涂层厚度为10 mm时初始脱黏空隙厚度在0.87～9.24 mm之间;脱黏使得钢管表面的温度升高,核心混凝土的温度降低,相比之下,有防火涂层时截面温度变化受脱黏的影响更大;脱黏空隙厚度随火灾作用时间的增大而增大,并且管径越大,空隙的变化幅度越大;脱黏空隙厚度同时也受防火涂层厚度影响,有防火涂层的试件最终脱黏空隙厚度比无防火涂层试件有所减小。     

酸雨环境下方钢管再生混凝土短柱轴压力学性能试验研究

设计了16根方钢管混凝土短柱试件,对不同截面尺寸、核心混凝土骨料类型、酸雨腐蚀率的试件进行轴压试验,并对酸雨环境下不同腐蚀程度的方钢管再生混凝土轴压短柱的延性、荷载-纵向应变、组合弹性模量、损伤分析以及承载力验算进行了分析。试验结果表明:酸雨环境下方钢管普通混凝土短柱和方钢管再生混凝土短柱有相似的破坏形态。随着腐蚀程度的加深,方钢管普通混凝土轴压短柱和方钢管再生混凝土轴压短柱后期延性变差,腐蚀程度越深,后期延性下降越大,组合弹性模量下降越明显,试件损伤越严重,承载力下降越大。酸雨环境下的钢管混凝土构件可近似看作均匀腐蚀,采用折减壁厚的方法对钢管混凝土短柱承载力进行验算,结果与试验数据吻合度高。     

粘钢加固受弯构件考虑二次受力的简化算法

1应力水平指标β的概念[1]粘钢加固受弯构件由于二次受力的影响,后粘钢板应变滞后于原结构混凝土表面的应变。加固前原结构的应力水平指标β=S/R。加固后,加固钢板与原结构受力钢筋共同工作的过程越长,滞后应力越小,后粘钢板对极限承载力提高的贡献越大,构件最大裂缝宽度和总挠     

替代率对再生钢管混凝土力学性能研究

为了研究再生骨料替代率对钢管混凝土短柱力学性能影响,文中通过室内试验对选择不同骨料替代率对再生混凝土短柱力学性能进行研究,分析不同再生骨料替代率对再生混凝土强度、再生钢管混凝土短柱轴心受压峰值应力和峰值应变影响分析,结果表明钢管再生混凝土峰值应力随着再生骨料替代率增加呈现不同程度略微增加,钢管再生混凝土峰值应力随替代率增加呈现波动状态.通过理论计算与试验数据比较分析随再生骨料替代率增加强度呈现波浪上升变化趋势且替代率越大计算结果越接近试验数据。     

长期荷载对方钢管混凝土轴心受压柱承载力的影响研究

以方钢管混凝土柱为研究对象,从钢材及混凝土两种材料单轴受压的应力-应变关系出发,将方钢管混凝土柱截面中钢管部分与混凝土部分的内力叠加,推导了考虑长期荷载作用影响的方钢管混凝土轴心受压柱在加载过程中的荷载-应变关系的函数表达式,取函数最大值为相应参数下构件的抗压承载力值。用该计算方法计算已有文献中试验构件的承载力值,计算结果与试验结果吻合较好。结合钢管局部屈曲、截面配筋率、钢材强度及混凝土徐变量等因素,分析了长期荷载作用对构件承载力的影响,结果表明:长期荷载对方钢管混凝土柱承载力影响程度较小。     

钢管高性能混凝土压弯构件的静力性能(Ⅱ):机理分析及承载力

为配合辽宁省地方标准《钢管混凝土结构技术规程》的编制,对钢管高性能混凝土压弯构件中钢管和混凝土应力、应变等的分布规律展开研究。对钢管与混凝土相互作用力的研究表明,圆试件受压区的约束力较大,方试件钢管角部区域的相互作用力最大。所有试件中截面受压区的相互作用力最大。黏结强度和加载路径对钢管高性能混凝土压弯构件的静力性能影响都不大。普通钢管混凝土压弯构件的承载力计算式同样适用于钢管高性能混凝土压弯构件的承载力计算。钢管高性能混凝土压弯构件与普通钢管混凝土压弯构件在静力性能方面并无本质区别。     

大型钢管混凝土组合拱肋温度场及效应分析

钢管混凝土组合结构受温度的影响是多方面的，研究其从结构成型至服役全过程的温度分布规律及温度效应，对该结构的设计、施工和运营维护十分重要。通过对全尺寸钢管混凝土从混凝土硬化开始至成型后一段时间的温度进行实时监测，分析温度场规律，再建立有限元模型分析由温度产生的效应。结果表明：钢管混凝土内表温差易引起脱空现象，特别是水化热峰值结束后10 h左右，该段时间需要做好保温措施；太阳辐射产生的温度最大可达到15℃，显著影响着钢管混凝土的温度分布；截面径向温度呈两端低中间高的抛物线型非线性分布；钢管混凝土表面的应变与温度保持异步变化；外包混凝土浇筑后，在其水化热峰值时刻，管内混凝土应力最大达到3 MPa左右，钢管的应力可达到36 MPa，外包混凝土直至硬化完成，最大应力也不到2 MPa。这些结论可为钢管混凝土组合结构的设计、施工优化与病害消除提供借鉴和参考。     

大直径圆钢管混凝土截面温度场分布的试验研究

为了研究温变对大直径圆钢管混凝土构件截面温度场分布的影响,分别在室外环境和人工气候模拟试验箱内进行了温变试验,测得不同温变条件下钢管混凝土试件和素混凝土对照试件的温度场。试验结果表明:钢管混凝土试件和素混凝土对照试件温度场变化规律基本一致,无日照作用时截面温度场呈均匀分布,日照作用下截面温度场呈非均匀分布。两种环境下,试件截面温度场均呈现出从外往内越靠近圆心,温度变化越滞后的现象,而且试件截面最大温差主要取决于太阳辐射和气温变化幅度。     

钢管微膨胀轻骨料混凝土膨胀性能试验研究

在钢管核心混凝土中掺加适量膨胀剂,可补偿混凝土的收缩,改善钢管混凝土结构或构件的力学性能。配制不同膨胀剂掺量微膨胀轻骨料混凝土,分别制作了棱柱体试件和钢管混凝土试件,测试其在自由膨胀及限制膨胀两种条件下的变形性能。试验结果表明:在自由膨胀状态下,膨胀剂掺量越大,各阶段混凝土收缩的趋势越缓慢;在钢管限制膨胀状态下,各组试件的应变-时间曲线发展趋势大致相同,钢管外壁的环向应变均先增大后减小,直至最后趋于稳定,膨胀剂掺量越大,养护前期管壁的最大拉应变越小。膨胀剂掺量为12%时可较好地实现钢管混凝土的补偿收缩。     

内配型钢矩形钢管混凝土轴压短柱生命周期内的力学性能

为了研究内配型钢矩形钢管混凝土轴压短柱在生命周期内的受力机理,利用有限元软件ABAQUS建立该类短柱的计算模型,并与已有的相关试验结果进行对比。模型中将钢管初应力和长期荷载作为生命周期内的主要因素进行考虑,分析了内配型钢矩形钢管混凝土轴压短柱生命周期内的荷载-变形全过程曲线、跨中截面各部件纵向应力分布和钢材与混凝土之间的相互作用力; 考察了初应力系数、长期荷载比和含钢率对构件承载力和变形的影响规律。结果表明:考虑钢管初应力和长期荷载作用的内配型钢矩形钢管混凝土轴压短柱极限承载力与一次加载情况下相比变化不明显,但极限承载力对应的纵向应变增长84.2%; 在长期持荷阶段,核心混凝土发生卸载现象,其承担的荷载下降了30%左右,再加载阶段又继续承载; 钢管与混凝土之间的接触应力在中截面处最大,沿构件长度方向逐渐向两端减小; 随着钢管含钢率增大,构件极限承载力增大,变形减小,而型钢含钢率对构件变形影响较小; 随着初应力系数和长期荷载比的增大,构件纵向变形增大。     

钢管高强混凝土应力-应变全曲线试验研究

通过 2 2根钢管高强混凝土柱的轴压试验 ,验证了高强混凝土结构技术规程有关钢管高强混凝土构件初始压缩刚度的算式。研究给出套箍指标为 0 2 8～ 1 1的钢管高强混凝土峰值应力、峰值应变、平台应力 (即残余应力 )、平台初始应变的算式 ;给出了钢管高强混凝土应力 应变全曲线方程及曲线参数的建议公式