型钢外包活性粉末混凝土（RPC）界面黏结性能研究

发布时间：2020-10-10 13:33

　　 型钢混凝土结构是指在混凝土中配制有型钢和一定纵向受力钢筋与构造钢筋的结构。型钢混凝土结构的承载力高、抗震性能好、耐久性好,是一种优秀的结构形式。活性粉末混凝土是一种具有超高强度、高耐久性、高韧性和体积稳定性良好的新型水泥基复合材料。它几乎克服了普通混凝土所有的缺点,如:抗拉强度低、极限延伸率小、性脆等。活性粉末混凝土优异的力学性能和耐久性能使其在土木工程领域有着广阔的应用前景。如果将型钢混凝土结构中的普通混凝土替换成活性粉末混凝土,形成型钢外包活性粉末混凝土组合结构,不但完美继承了型钢混凝土结构的全部优点,而且能进一步缩小构件截面尺寸,改善构件受力性能并大幅延长结构使用寿命,取得良好的资源配制经济效益。想要应用和推广型钢外包活性粉末混凝土结构,就必须有与之相匹配的设计理论和施工工艺。就设计理论而言国内还没有一部统一的设计规范,两部现行国家规范所采用的计算方法分别简化和回避了两种材料间界面的黏结问题。但是型钢与活性粉末混凝土界面的黏结对组合结构的受力性能有显著影响。所以揭示界面黏结滑移机理,探究对界面黏结性能的主要影响因素是建立型钢活性粉末混凝土结构设计计算理论的关键。本文通过6个活性粉末混凝土强度、保护层厚度、黏结位置不同的型钢外包活性粉末混凝土推出试验,对型钢与活性粉末混凝土界面的黏结性能进行了研究。分析了型钢与活性粉末混凝土界面的破坏过程和黏结机理,得出了沿型钢锚固长度方向黏结应力的分布规律,探讨了影响黏结性能的主要因素,提出了界面极限黏结力的计算公式,且计算结果与试验结果吻合良好。研究成果为型钢外包活性粉末混凝土结构计算理论建立以及有限元分析提供了依据和参考。本文还采用ANSYS软件对试验进行了有限元分析,建立了推出试验试件的有限元模型,模拟了型钢与活性粉末混凝土界面黏结破坏的过程。模拟分析的结果与试验现象基本吻合。
【学位单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU528
【部分图文】：

工程硕士学位论文在腐蚀性环境下使用的活性粉末混凝土制品[32]。 年加拿大魁北克省舍布鲁克市建成了世界上第一座以活性粉材料的桥—舍布鲁克人行桥[51]（图 1.2）。它跨长 60m，采用钢桁架结构形式。腹杆采用直径 150mm、壁厚 3mm 的钢管，在混凝土，下弦为高 380mm 的活性粉末混凝土预应力梁。这是料在土木工程领域的首次尝试。

图 1.2 魁北克省舍布鲁克人行桥布鲁克人行桥投入使用后，一系列的活性粉末混凝土结构在世界各2001 年美国伊利诺伊州用活性粉末混凝土制造了直径 18m 的圆形在其中配置任何钢筋，所有的荷载都由活性粉末混凝土来承担。20国分别建造了 Sakata-Mirai、Sunyudo（图 1.3）[52]两座活性粉末混由于活性粉末混凝土的超高强度，两座桥的自重约为采用普通混凝之一，尽管两座桥的建设规模和施工工艺已经远在 5 年前的舍布鲁始终还是人行桥。2003 年澳大利亚终于建成了世界首座活性粉末混Shepherds Creek Road Bridge[53]，这标志着活性粉末混凝土正式进军。

型钢外包活性粉末混凝土（RPC）界面黏结性能研究随着活性粉末混凝土结构的发展，各国开始编写相关规范。法国建设协会（AFGC）于 2002 年制定了设计指南《超高性能纤维增强混凝土》，2004 年日本土木工程协会（JSCE）颁布了《超高强纤维增强混凝土结构设计施工指南》，对活性粉末混凝土的组成材料、相关性能以及设计参数做了规定[54]。在规范的指导下，越来越多的活性粉末混凝土结构出现在我们身边。2004 年加拿大艾伯塔省卡尔加里市火车站采用了活性粉末混凝土候车棚（图 1.4）。该候车棚的梁、柱、支撑以及顶部全都是活性粉末混凝土结构，其中车棚顶由 24 块仅20mm 厚的活性粉末混凝土弧形板构成。
【参考文献】

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本文编号：2835267