钢管混凝土嵌岩桩力学性能研究综述
发布时间：2021-08-13 01:58
钢管混凝土嵌岩桩在内河航运工程中的应用日趋广泛。钢管作为混凝土填充的模板和钢筋,实现了每种材料（混凝土和钢）的最佳性能,同时提供两种材料相互补充,以缓解不良的失效模式。填料增加了管道的抗压强度和刚度,延迟和抑制了管道的局部屈曲,并在复合作用下提高了管道的延性和阻力。从理论、数值和试验分析的角度阐述了钢管混凝土嵌岩桩研究现状,包括横向承载特性、纵向承载特和钢-混凝土界面力学特性。最后对钢管混凝土嵌岩桩尚待研究的问题进行了展望,研究分析认为钢-混凝土界面局部劣化和发展是未来钢管混凝土嵌岩桩力学性能研究重点。
【文章来源】：科学技术与工程. 2020,20(20)北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
内河大水位差框架码头结构剖面示意图
图1 内河大水位差框架码头结构剖面示意图表1 不同约束作用下承载力影响因素Table 1 Influencing factors of bearing capacity under different constraints 约束主体 承载力影响因素 钢管 钢管含钢率及其强度、混凝土强度、尺寸效应等 箍筋 箍筋布设密度、钢筋强度、混凝土强度等 地基 嵌岩深度、岩层地质条件、桩基尺寸等
在试验方面,吕西林等[36]通过轴心受压试验,发现方钢管混凝土短柱的延性较空钢管短柱和素混凝土短柱更好,且与混凝土的强度和宽厚比呈负相关。韩林海等[24]以约束效应系数为基本参数通过轴压试验研究,得出试验数据与理论分析结果一致,从而进一步论证了方钢管核心混凝土应力-应变关系模型以约束效应系数为基本参数的有效性。周绪红等[37]建立了考虑钢管约束作用随构件长细比增大而降低的轴压稳定承载力计算公式,然而其研究并没有考虑构件的纵筋率、钢管径厚比对钢管混凝土构件承载力的影响。由于钢的膨胀比混凝土大,从而导致界面黏结不完善,降低了弹性强度和刚度,因此在早期弹性阶段无法充分发展。为了解决这一问题,Lai等[38]提出以环的形式来限制混凝土的弹性侧向膨胀,从而提高轴向承载力、刚度和降低强度退化率,如图3所示。Ekmekyapar等[39]通过双层钢管混凝土轴压试验发现,当钢管内筒结构合理时,双层钢管混凝土柱比钢管混凝土柱具有更好的性能。此外,内筒结构与筒体混凝土的工作性能一致,对降低高强混凝土的破坏模式具有重要作用。Zhang等[40]对7根方截面钢管混凝土短柱进行了静载和冲击对比试验,结果表明,钢管混凝土柱在两种荷载作用下的破坏模式相似,均表现为钢管的局部屈曲。Zhou等[41]通过19组试件试验发现,斜交结合肋可以有效地提高钢管混凝土的轴向压缩力和约束混凝土的复合效应。与无加劲肋的钢管混凝土试件相比,斜向黏结肋的承载力提高10%～20%,延性提高30%以上。Wei等[42]发现高强钢丝网约束显著提高了钢管混凝土柱的承载力和峰后刚度,高强钢绞线间距减小时,钢管混凝土柱的荷载轴向应变响应可由软化行为发展为硬化行为。Liu等[43]通过槽口六角钢管混凝土短柱轴向荷载试验表明,钢管切口可以削弱钢管对核心混凝土的约束作用,降低试件的极限强度,缺口取向对构件的失效模式影响很大。在管柱中填充常规混凝土的组合构件的设计已在规定中得到并明确规定,但对于再生骨料混凝土填充钢管构件,现行规定没有其他特殊要求,Nour等[44]通过试验推导出了以钢管外径、钢管厚度和屈服强度、柱长、再生粗骨料取代率和混凝土抗压强度变量的轴向承载力预测模型,并验证了正确性。针对钢管混凝土管桩竖向承载力试验研究相对比较丰富,但是缺乏钢护筒嵌岩桩结构在横向荷载后(比如低周反复荷载或者横向冲击/撞击荷载),结构竖向承载力研究。部分钢管混凝土嵌岩桩竖向承载力影响因素试验研究统计如表3所示。
本文编号：3339511
【文章来源】：科学技术与工程. 2020,20(20)北大核心
【文章页数】：9 页
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内河大水位差框架码头结构剖面示意图
图1 内河大水位差框架码头结构剖面示意图表1 不同约束作用下承载力影响因素Table 1 Influencing factors of bearing capacity under different constraints 约束主体 承载力影响因素 钢管 钢管含钢率及其强度、混凝土强度、尺寸效应等 箍筋 箍筋布设密度、钢筋强度、混凝土强度等 地基 嵌岩深度、岩层地质条件、桩基尺寸等
在试验方面,吕西林等[36]通过轴心受压试验,发现方钢管混凝土短柱的延性较空钢管短柱和素混凝土短柱更好,且与混凝土的强度和宽厚比呈负相关。韩林海等[24]以约束效应系数为基本参数通过轴压试验研究,得出试验数据与理论分析结果一致,从而进一步论证了方钢管核心混凝土应力-应变关系模型以约束效应系数为基本参数的有效性。周绪红等[37]建立了考虑钢管约束作用随构件长细比增大而降低的轴压稳定承载力计算公式,然而其研究并没有考虑构件的纵筋率、钢管径厚比对钢管混凝土构件承载力的影响。由于钢的膨胀比混凝土大,从而导致界面黏结不完善,降低了弹性强度和刚度,因此在早期弹性阶段无法充分发展。为了解决这一问题,Lai等[38]提出以环的形式来限制混凝土的弹性侧向膨胀,从而提高轴向承载力、刚度和降低强度退化率,如图3所示。Ekmekyapar等[39]通过双层钢管混凝土轴压试验发现,当钢管内筒结构合理时,双层钢管混凝土柱比钢管混凝土柱具有更好的性能。此外,内筒结构与筒体混凝土的工作性能一致,对降低高强混凝土的破坏模式具有重要作用。Zhang等[40]对7根方截面钢管混凝土短柱进行了静载和冲击对比试验,结果表明,钢管混凝土柱在两种荷载作用下的破坏模式相似,均表现为钢管的局部屈曲。Zhou等[41]通过19组试件试验发现,斜交结合肋可以有效地提高钢管混凝土的轴向压缩力和约束混凝土的复合效应。与无加劲肋的钢管混凝土试件相比,斜向黏结肋的承载力提高10%～20%,延性提高30%以上。Wei等[42]发现高强钢丝网约束显著提高了钢管混凝土柱的承载力和峰后刚度,高强钢绞线间距减小时,钢管混凝土柱的荷载轴向应变响应可由软化行为发展为硬化行为。Liu等[43]通过槽口六角钢管混凝土短柱轴向荷载试验表明,钢管切口可以削弱钢管对核心混凝土的约束作用,降低试件的极限强度,缺口取向对构件的失效模式影响很大。在管柱中填充常规混凝土的组合构件的设计已在规定中得到并明确规定,但对于再生骨料混凝土填充钢管构件,现行规定没有其他特殊要求,Nour等[44]通过试验推导出了以钢管外径、钢管厚度和屈服强度、柱长、再生粗骨料取代率和混凝土抗压强度变量的轴向承载力预测模型,并验证了正确性。针对钢管混凝土管桩竖向承载力试验研究相对比较丰富,但是缺乏钢护筒嵌岩桩结构在横向荷载后(比如低周反复荷载或者横向冲击/撞击荷载),结构竖向承载力研究。部分钢管混凝土嵌岩桩竖向承载力影响因素试验研究统计如表3所示。
本文编号：3339511
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