钢管-RPC偏拉性能试验研究

发布时间：2020-09-14 08:57

　　随着钢管混凝土桁架梁在大跨高墩桥梁工程中的应用,学术界和工程界越来越重视高抗拉延性材料的研发。在钢管中填充钢纤维活性粉末混凝土的钢管-活性粉末混凝土(以下简称钢管-RPC)具有良好的抗压、抗拉强度和延性,用于桁架梁的上、下弦杆,将获得良好的整体抗弯承载力、抗弯刚度、变形能力和动力性能,可减轻结构自重而改善结构的抗震性能,具有良好的工程应用前景。但是,目前有关钢管-RPC受力性能的研究主要集中于受压方面,而受拉方面的研究仅见于轴拉试验方面。为了改善桁梁受拉弦杆的受力性能,促进其在实际工程中的应用,同时也为了完善钢管活性粉末混凝土受拉性能的理论研究,本课题在钢管活性粉末混凝土轴拉试验研究和推出试验研究的基础上,进行了钢管-RPC偏拉试验研究,主要的工作内容和研究成果如下:.(1)以四川干海子连续桁架梁桥的上部结构为原型,设计并制作了钢管-RPC偏拉试件和传力装置。试验参数包括荷载偏心率(0、0.25、0.50、0.75、1.00)、钢纤维体积掺量(0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%)和截面含钢率即钢管壁厚(1.5mm、2.0mm、2.5mm、3.0mm、3.5mm)，共 36 根钢管-RPC 试件。(2)成功进行了钢管-RPC偏拉试验并获得了可靠试验数据和显著的试验现象,并在此基础上研究组合截面极限承载力和初始刚度计算方法。试验研究结果表明:①钢管-RPC偏拉试件典型的破坏模式为中截面受拉破坏,RPC能协助钢管受力,提高截面抗拉承载力和刚度,RPC裂缝分布比普通混凝土更加细密、均匀;②钢管-RPC具有良好的变形能力,钢管极限轴向应变可超过50000με,不同参数对应变分布影响可以忽略,荷载-应变曲线都经历了弹性段、弹塑性段和强化段;③钢管-RPC偏拉试件截面应变满足平截面假定,中和轴移动规律与荷载偏心率有关,与钢纤维掺量和截面含钢率关系不大;④钢管-RPC偏拉试件的特征点荷载均随荷载偏心率增大呈反比例下降,随钢纤维体积掺量增加呈线性增加,随钢管壁厚呈二次函数形式增加;⑤采用截面平均应变5000με的荷载F5000作为钢管-RPC轴(偏)拉极限承载力合理可行;⑥以钢管-RPC轴拉承载力公式和钢管-钢纤维(微膨胀)混凝土纯弯承载力公式为基础的钢管-RPC偏拉试件的N-M相关公式,计算精度高,便于工程应用,且适用于轴拉试件;⑦以钢管-RPC轴拉刚度公式为基础的钢管-RPC偏拉试件初始刚度计算方法具有较高的计算精度,满足工程设计要求,且适用于轴拉试件。
【学位单位】：福建农林大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U446
【部分图文】：

房屋建筑,桥梁工程,桁架梁,钢管混凝土

１．１课题研究的背景和意义逡逑钢管混凝土桁梁是由钢管混凝土弦杆和钢管腹杆组成的一种以受弯为主的逡逑组合结构。钢管混凝土桁架作为桥梁的主梁自〗９％年首次成功应用于广东南海逡逑紫洞大桥［１］以来，此类结构在我国桥梁工程中得到了大量应用，如湖北秭归向家逡逑坝大桥Ｍ、重庆万州大桥Ｗ和四川干海子大桥Ｗ等，同时钢管混凝土桁架结构也逡逑在房屋建筑中得到了应用，如宁波保龄球馆屋面Ｗ和大连市庆港大酒店的内筒结逡逑构丨６］等。逡逑（ａ）广东南海紫洞大桥逦（ｂ）湖北秭归向家坝大桥逡逑

桥梁工程,桁梁

（ｃ）重庆万州大桥逦（ｄ）四川干海子大桥逡逑图１－１钢管混凝土桁架梁在桥梁工程中应用逡逑相比于空钢管桁梁和传统的钢桁架，钢管混凝土桁梁节点刚度大，延缓了钢逡逑管的局部屈曲，改善了结构整体的稳定性、耐火性和抗疲劳性能，节约了钢材并逡逑提高了结构的承载力【７】。钢管混凝土桁梁极限承载力试验研究结果表明钢逡逑管混凝土桁梁最主要的破坏形式为受拉弦杆拉断，提高桁梁受拉弦杆的抗拉强度逡逑和刚度将有助于提高桁梁整体的抗弯承载力和刚度。逡逑近年来混凝土材料的相关研究发展迅速，尤其是强度和耐久性方面得到了很逡逑大发展，并由此诞生了超高性能混凝土（ｈｉｇｈ邋ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ邋ｃｏｎｃｒｅｔｅ，简称ＨＰＣ）。逡逑作为高性能混凝土的一种，活性粉末混凝土是以水泥和矿物掺合料等活性粉末材逡逑１逡逑

原材料,偏拉

钢管－ＲＰＣ偏拉试验设计及加载逡逑２．２偏拉试验材性性能逡逑２．２．１邋ＲＰＣ制备及其物理力学性能逡逑（１）邋ＲＰＣ的制备逡逑为了提高钢管－ＲＰＣ的经济性，本试验就近取材，采用本地工程中常用材料。包括福建“炼石牌’’Ｐ．０邋４２．５普通混凝土酸盐水泥、闽江河砂、福建先创Ｃ聚羧酸酯高效减水剂、铁合金厂硅灰和汉森钢纤维。逡逑

【相似文献】