脱粘对钢管混凝土构件抗弯刚度的试验研究

发布时间：2020-03-19 13:32

【摘要】：钢管混凝土构件在正常使用阶段,外包钢管和核心混凝土之间的粘结作用将对构件的刚度和长期荷载作用下的徐变产生较大的影响,论文对钢管混凝土构件在外包钢管和核心混凝土脱粘之后的抗弯刚度和考虑徐变效应的长期抗弯刚度开展了系统的研究,主要研究工作如下:(1)通过3个不同粘结状况的钢管混凝土构件抗弯刚度试验,得到了钢管混凝抗弯构件在不同粘结状况时的抗弯刚度、破坏模式、极限承载力,以及在整个加载过程中钢管混凝土构件挠度和钢管应变状态的变化规律,试验数据表明脱粘会使钢管混凝土构件抗弯刚度降低。(2)采用声发射技术对不同粘结状况的钢管混凝土抗弯构件的加载全过程进行测试,得到了不同粘结状况下核心混凝土的损伤发展情况,进一步揭示了脱粘对钢管混凝土构件抗弯力学行为的影响规律:脱粘位置处核心混凝土对截面刚度和承载力的贡献降低。(3)基于大型通用有限元程序ABAQUS建立了不同粘结状况的钢管混凝土构件精细有限元模型,通过选用合理的单元类型、钢管和混凝土材料的本构关系、外包钢管与核心混凝土合理有效的接触和边界条件,对钢管混凝土构件的抗弯力学行为进行了模拟计算。在此基础上,对钢管混凝土构件在不同粘结状况下的抗弯刚度变化和关键影响参数进行了研究。结果表明,脱粘范围越大,抗弯刚度折减越多;含钢率越低,混凝土强度越高,脱粘对抗弯刚度的折减作用越大。(4)通过3个不同粘结状况的钢管混凝土抗弯构件以及核心混凝土试块的徐变试验,得到了在整个持荷过程中钢管混凝抗弯构件的挠度发展规律和钢管的应变变化规律,揭示了脱粘对钢管混凝土抗弯构件徐变发展的影响规律,脱粘会导致钢管混凝土抗弯构件的跨中挠度增大,钢管应力增加。结合脱粘对钢管混凝土构件抗弯刚度的影响规律,对钢管混凝土构件的长期抗弯刚度进行了探讨。(5)在B3模型的基础上,对核心混凝土的徐变度数据进行拟合,得到核心混凝土的徐变度函数。基于Fortran语言对ABAQUS进行二次开发,将核心混凝土的徐变度函数写入计算混凝土徐变的子程序中,得到可有效计算脱粘之后钢管混凝土抗弯构件徐变的数值分析模型。利用该数值分析方法对不同脱粘程度和不同含钢率的钢管混凝土抗弯构件的徐变进行分析,结果表明,脱粘范围越大,徐变越大;截面含钢率越低,脱粘对徐变的影响越大。
【图文】：

技术路线图,北京交通,硕士学位论文,参数分析

图１－２技术路线图逡逑Ｆｉｇ．邋１邋－２邋Ｒｅｓｅａｒｃｈ邋ｒｏｕｔｅ逡逑

混凝土强度,立方体试件,抗压强度,核心混凝土

抗压强度试验，测得核心混凝土抗压强度值。本试验在北京交通大学土木工程实逡逑验中心建材强度实验室进行，采用２００Ｔ电液式压力试验机进行加载，，试验过程如逡逑图２－１所示。逦－逡逑混凝土立方体试件的抗压强度计算公式为：逡逑ｆｃｐ＝Ｆ／Ａ逦（２－１）逡逑式中ｆｃｐ——混凝土立方体试件抗压强度（ＭＰａ）；逡逑Ｆ逦试件破坏载荷（Ｎ）；逡逑Ａ逦试件承压面积（ｍｍ２）。逡逑ｖ邋＊逦ｍ逡逑１邋Ｈ逦？逡逑＼邋＼逡逑Ｘ＃．ＥＺ＾Ｑ逡逑图２－１混凝土强度测定试验逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｓｔｒｅｎｇｔｈ邋ｏｆ邋ｃｏｎｃｒｅｔｅ逡逑试验用混凝土试件尺寸为１邋00＿邋ｘ邋１００ｍｍ邋ｘ邋１邋00ｍｍ，测得强度值之后乘以尺寸逡逑换算系数０．９５换算为标准混凝土抗压强度值，试验得到的核心混凝土强度值如表逡逑２－５所示。逡逑表２－５混凝土抗压强度（ＭＰａ）逡逑逦Ｔａｂｌｅ邋２－５邋Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ邋ｓｔｒｅｎｇｔｈ邋ｏｆ邋ｃｏｎｃｒｅｔｅ（ＭＰａ）逦逡逑编号逦Ｓ－ｌ逦Ｓ－２逦Ｓ－３逦均值逡逑试件强度逦５４．１６逦５２．１２逦５３．２４逦５３．１７逡逑注：３个试件测得混凝土强度的变异系数为０．０１６。逡逑２．２．２混凝土弹性模量试验逡逑本试验采用棱柱体１００ｘ１００ｘ３００ｍｍ试块测量混凝土的弹性模量，实验步骤按逡逑照《普通混凝土力学性能试验方法标准》Ｍ中规定的流程进行。本试验在北京交逡逑１６逡逑
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU398.9

【参考文献】