核心混凝土缺陷对普通圆钢管混凝土轴压构件力学性能的影响
发布时间：2021-08-04 18:09
钢管混凝土结构充分利用钢管和混凝土协同工作的优点,使其具有较高的承载能力、较好的塑性和韧性、较强的抗震性能等优点,被广泛的应用于桥梁、大跨度空间和高层超高层建筑当中。但在施工过程中,由于管理不善和受自身结构封闭性等因素影响,钢管内部核心混凝土会出现脱空,孔洞缺陷等瑕疵,由于钢管混凝土需要钢管和内部混凝土协同发挥作用,这些缺陷的存在势必会对结构安全造成影响。在向钢管内部浇筑混凝土的过程中,内部加筋环和法兰盘等位置处由于排气不畅容易出现气体淤积,导致核心混凝土内部出现环形孔洞缺陷。目前国内外对钢管混凝土内部缺陷的研究多集中于环脱空、球冠脱空和球形孔洞等方向的研究,对环形孔洞缺陷的研究较少。因此,对核心混凝土出现环形孔洞缺陷后构件力学性能的研究具有重要意义。本文设计并制作了6个含有不同形状和尺寸环形孔洞缺陷的试件和1个标准试件,对其进行轴心受压试验,考察了不同类型试件的破坏形态和力学性能,最后利用有限元软件进行模拟分析,对试验结果进行验证。本文的主要内容有:（1）通过对含不同形状、尺寸环形孔洞缺陷的钢管混凝土试件和无缺陷试件进行轴心受压试验研究,考察了不同含缺陷试件的破坏形态和承载能力削弱程...
【文章来源】：西南科技大学四川省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
试件底部盖板
西南科技大学硕士学位论文14置有直径22mm的螺孔，通过M20螺栓固定于试验机底部升降平台上（图2-3）。（a）（b）图2-3试件底部盖板示意图（单位mm）Fig.2-3Schematicdiagramofspecimenbottomcoverplate编号为YH-1、YH-2、YH-3和BH-1、BH-2、BH-3的钢管制作好后，需要在其中放入预制的环形孔洞缺陷模型。钢管混凝土内部孔洞的形成是由于内部气体排气不畅，在混凝土浇筑时形成气体空腔所致，人为制作缺陷不能保证孔洞缺陷的位置，形状大小等因素。国内有学者采用塑料瓶和木材作为预制缺陷[22]在浇筑时将塑料瓶和加工好的木材放入其中，但这样做存在以下弊端。一，气体具有容易压缩的性质，如采用塑料瓶做缺陷模型，在浇筑混凝土时来自上部混凝土的压力会导致瓶内气体压缩，最终产生的缺陷形状会小于设计值；二，木材的抗压强度过大，一般建筑用木材的顺纹抗压强度在25MPa-35MPa之间，已经接近C30混凝土的抗压强度，采用木材模拟缺陷根本起不到作用。混凝土内部预制缺陷既要有一定的抗压强度抵御外界压力避免变形，又不能强度太高影响试验结果，最终本文最终选择聚氯乙烯板（PVC）作为制作缺陷的材料。环形孔洞缺陷通过在钢管内部放置PVC模板来预制。PVC模板具备轻质高强的特点，便于加工成型，在浇筑和振捣混凝土时，不会由于外界压力变形。YH-1、YH-2、YH-3试件分别采用PVC泡沫板在试件中心距底端600mm位置预制了大、中、小三种不同尺寸的360°环形模板，BH-1、BH-2、BH-3在距底端600mm位置预制了三种不同尺寸的180°半环形PVC模板，模板形状见图2-4。图2-4预制PVC模板Fig.2-4PVCtemplateshape
带缺陷钢管混凝土长柱轴压性能试验研究15在浇筑混凝土时，采用人工浇筑的方式从钢管顶部灌入混凝土，同时使用插入式振捣棒伸入钢管内部一边浇筑一边进行振捣。浇筑带缺陷试件时，按照缺陷设计要求需要在混凝土浇筑至H/2高度时停止浇筑，等待混凝土初凝后放入PVC模具（图2-5），然后继续浇筑剩余部分混凝土，浇筑完成后采用振捣棒插入振捣，振捣过程中注意不要破坏中部放置的PVC模具，完成后将构件放置于阴凉干燥处养护28天（图2-6）。（a）YH-1（b）YH-2（c）YH-3（d）BH-1（e）BH-2（f）BH-3图2-5PVC模板缺陷试件Fig.2-5DefectivespecimensofPVC图2-6正在进行养护的试件Fig.2-6Specimensbeingcured
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑真实火灾效应的钢管混凝土偏压构件耐火性能数值模拟[J]. 樊华,王文达,王景玄. 自然灾害学报. 2016(04)
[2]T形截面钢管混凝土异形柱承载机理数值分析[J]. 朱昌星,林栋. 河南理工大学学报(自然科学版). 2016(03)
[3]钢管混凝土结构施工方法及工程应用浅析[J]. 于发杨. 四川建材. 2015(03)
[4]耐火钢圆钢管混凝土柱耐火极限和承载力[J]. 刘逸祥,童根树,张磊. 浙江大学学报(工学版). 2015(02)
[5]建筑工程中钢管混凝土结构施工技术[J]. 李建华,华树仁. 现代商贸工业. 2013(16)
[6]圆钢管混凝土轴压短柱弹塑性全过程分析[J]. 肖岩,黄叙. 建筑结构学报. 2011(12)
[7]典型钢管混凝土构件的有限元分析[J]. 谢芳. 绍兴文理学院学报(自然科学). 2011(01)
[8]钢管混凝土粘结-滑移性能试验研究及数值分析[J]. 康希良,程耀芳,涂昀,薛建阳. 工程力学. 2010(09)
[9]脱空钢管混凝土短柱偏心受压破坏形态试验研究[J]. 刘夏平,唐述,杨作用,蔡卡宏,刘爱荣. 广州大学学报(自然科学版). 2010(03)
[10]核心混凝土脱空对钢管混凝土构件力学性能的影响[J]. 杨世聪,王福敏,渠平. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2008(03)
博士论文
[1]混凝土损伤本构模型研究及其数值实现[D]. 刘军.大连理工大学 2012
硕士论文
[1]方、圆钢管再生混凝土长柱轴心受压力学性能对比研究[D]. 梁恒斌.合肥工业大学 2019
[2]钢管砼缺陷的测试及对力学性能影响的分析研究[D]. 李志扬.兰州交通大学 2018
[3]核心混凝土缺陷对钢管混凝土短柱轴压力学性能的影响分析[D]. 门有冬.河南理工大学 2017
[4]大汽机房型钢混凝土柱-钢梁边节点抗震性能研究[D]. 甘来.武汉理工大学 2014
[5]钢管混凝土柱轴压承载力计算方法分析[D]. 时军.大连理工大学 2012
[6]带缺陷方钢管混凝土框架柱的工作性能分析[D]. 惠擎宇.西南交通大学 2010
[7]脱空对钢管混凝土受力性能的影响[D]. 梁柯峰.湖南大学 2008
[8]方钢管混凝土短柱轴压性能分析[D]. 徐迪.武汉理工大学 2007
[9]钢管混凝土结构及其技术缺陷分析[D]. 杨木旺.合肥工业大学 2004
本文编号：3322163
【文章来源】：西南科技大学四川省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
试件底部盖板
西南科技大学硕士学位论文14置有直径22mm的螺孔，通过M20螺栓固定于试验机底部升降平台上（图2-3）。（a）（b）图2-3试件底部盖板示意图（单位mm）Fig.2-3Schematicdiagramofspecimenbottomcoverplate编号为YH-1、YH-2、YH-3和BH-1、BH-2、BH-3的钢管制作好后，需要在其中放入预制的环形孔洞缺陷模型。钢管混凝土内部孔洞的形成是由于内部气体排气不畅，在混凝土浇筑时形成气体空腔所致，人为制作缺陷不能保证孔洞缺陷的位置，形状大小等因素。国内有学者采用塑料瓶和木材作为预制缺陷[22]在浇筑时将塑料瓶和加工好的木材放入其中，但这样做存在以下弊端。一，气体具有容易压缩的性质，如采用塑料瓶做缺陷模型，在浇筑混凝土时来自上部混凝土的压力会导致瓶内气体压缩，最终产生的缺陷形状会小于设计值；二，木材的抗压强度过大，一般建筑用木材的顺纹抗压强度在25MPa-35MPa之间，已经接近C30混凝土的抗压强度，采用木材模拟缺陷根本起不到作用。混凝土内部预制缺陷既要有一定的抗压强度抵御外界压力避免变形，又不能强度太高影响试验结果，最终本文最终选择聚氯乙烯板（PVC）作为制作缺陷的材料。环形孔洞缺陷通过在钢管内部放置PVC模板来预制。PVC模板具备轻质高强的特点，便于加工成型，在浇筑和振捣混凝土时，不会由于外界压力变形。YH-1、YH-2、YH-3试件分别采用PVC泡沫板在试件中心距底端600mm位置预制了大、中、小三种不同尺寸的360°环形模板，BH-1、BH-2、BH-3在距底端600mm位置预制了三种不同尺寸的180°半环形PVC模板，模板形状见图2-4。图2-4预制PVC模板Fig.2-4PVCtemplateshape
带缺陷钢管混凝土长柱轴压性能试验研究15在浇筑混凝土时，采用人工浇筑的方式从钢管顶部灌入混凝土，同时使用插入式振捣棒伸入钢管内部一边浇筑一边进行振捣。浇筑带缺陷试件时，按照缺陷设计要求需要在混凝土浇筑至H/2高度时停止浇筑，等待混凝土初凝后放入PVC模具（图2-5），然后继续浇筑剩余部分混凝土，浇筑完成后采用振捣棒插入振捣，振捣过程中注意不要破坏中部放置的PVC模具，完成后将构件放置于阴凉干燥处养护28天（图2-6）。（a）YH-1（b）YH-2（c）YH-3（d）BH-1（e）BH-2（f）BH-3图2-5PVC模板缺陷试件Fig.2-5DefectivespecimensofPVC图2-6正在进行养护的试件Fig.2-6Specimensbeingcured
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑真实火灾效应的钢管混凝土偏压构件耐火性能数值模拟[J]. 樊华,王文达,王景玄. 自然灾害学报. 2016(04)
[2]T形截面钢管混凝土异形柱承载机理数值分析[J]. 朱昌星,林栋. 河南理工大学学报(自然科学版). 2016(03)
[3]钢管混凝土结构施工方法及工程应用浅析[J]. 于发杨. 四川建材. 2015(03)
[4]耐火钢圆钢管混凝土柱耐火极限和承载力[J]. 刘逸祥,童根树,张磊. 浙江大学学报(工学版). 2015(02)
[5]建筑工程中钢管混凝土结构施工技术[J]. 李建华,华树仁. 现代商贸工业. 2013(16)
[6]圆钢管混凝土轴压短柱弹塑性全过程分析[J]. 肖岩,黄叙. 建筑结构学报. 2011(12)
[7]典型钢管混凝土构件的有限元分析[J]. 谢芳. 绍兴文理学院学报(自然科学). 2011(01)
[8]钢管混凝土粘结-滑移性能试验研究及数值分析[J]. 康希良,程耀芳,涂昀,薛建阳. 工程力学. 2010(09)
[9]脱空钢管混凝土短柱偏心受压破坏形态试验研究[J]. 刘夏平,唐述,杨作用,蔡卡宏,刘爱荣. 广州大学学报(自然科学版). 2010(03)
[10]核心混凝土脱空对钢管混凝土构件力学性能的影响[J]. 杨世聪,王福敏,渠平. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2008(03)
博士论文
[1]混凝土损伤本构模型研究及其数值实现[D]. 刘军.大连理工大学 2012
硕士论文
[1]方、圆钢管再生混凝土长柱轴心受压力学性能对比研究[D]. 梁恒斌.合肥工业大学 2019
[2]钢管砼缺陷的测试及对力学性能影响的分析研究[D]. 李志扬.兰州交通大学 2018
[3]核心混凝土缺陷对钢管混凝土短柱轴压力学性能的影响分析[D]. 门有冬.河南理工大学 2017
[4]大汽机房型钢混凝土柱-钢梁边节点抗震性能研究[D]. 甘来.武汉理工大学 2014
[5]钢管混凝土柱轴压承载力计算方法分析[D]. 时军.大连理工大学 2012
[6]带缺陷方钢管混凝土框架柱的工作性能分析[D]. 惠擎宇.西南交通大学 2010
[7]脱空对钢管混凝土受力性能的影响[D]. 梁柯峰.湖南大学 2008
[8]方钢管混凝土短柱轴压性能分析[D]. 徐迪.武汉理工大学 2007
[9]钢管混凝土结构及其技术缺陷分析[D]. 杨木旺.合肥工业大学 2004
本文编号：3322163
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