内置箍筋的方钢管再生块体混凝土柱的耐火性能及常温力学性能研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:flash_chen
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
钢管混凝土柱具有力学性能优越、施工方便等优势,但钢管外露使其耐火性能较差。为此,课题组提出了内置箍筋做法(即在总用钢量相同的情况下,将钢管适当减薄并在管内设置箍筋且二者之间预留一定净距),力求实现多数情况下钢管无需防火保护的目的,既明显降低与防火保护相关的综合费用,同时也消除长期服役过程中可能因防火保护层劣化所带来的潜在安全隐患。结合建筑固废循环利用思想,本文对内置箍筋的方钢管再生块体混凝土柱的耐火性能和常温力学性能进行了研究。主要工作及结论如下:1.开展了7根无防火保护的内置箍筋的方钢管再生块体混凝土柱的明火试验,考察了内置箍筋及其与钢管之间的净距、箍筋布置方式和再生块体取代率对柱耐火性能的影响。研究表明:(1)在总用钢量相同的情况下,内置箍筋柱的耐火极限相较对比柱大幅提高105%~178%,某些情况下可直接满足一级耐火要求;(2)随着净距的增大,柱耐火极限提高约33%;并箍柱耐火极限相比单箍柱偏小10%,但前者箍筋间距增大1倍,极大方便再生块体混凝土浇筑;(3)采用取代率25%的再生块体对柱耐火性能几乎无影响;(4)补充考虑两方面因素,对欧规EN 1994-1-2:2005有关钢管混凝土柱高温轴压承载力的简化计算方法进行拓展,可较好地预测内置箍筋柱的耐火极限。2.开展了内置箍筋的方钢管再生块体混凝土柱的数值分析,考察了取钢率、箍筋与钢管之间的净距、箍筋布置方式等参数对柱耐火极限的影响。研究表明:(1)在总用钢量相同的情况下,随着取钢率在10%~30%范围内增加,柱耐火极限大幅提升(最高达542%);单箍布置方式下箍筋过密时,可采用单箍+并箍布置方式,此时柱耐火极限相比单箍时仅略有降低;(2)随着净距增加,柱耐火极限基本呈线性增大趋势;随着箍筋屈服强度在400~700 MPa范围内增大,柱耐火极限有不同程度提升;(3)常见参数取值范围内,超过60%的内置箍筋柱无需防火保护即可满足一级耐火要求,某些工况甚至可实现耐火极限240 min;相较传统防火保护,内置箍筋柱的防火综合经济效益显著。3.开展了20根内置箍筋的方钢管再生块体混凝土短柱的轴压试验,考察了内置箍筋及其与钢管之间的净距、箍筋布置方式、箍筋屈服强度和再生块体取代率等参数对柱轴压性能的影响。研究表明:(1)在总用钢量相同的情况下,内置箍筋柱具有与对比柱基本相当或略降的轴压承载力,但内置箍筋可显著改善柱的延性;(2)采用取代率30%的再生块体对柱轴压性能几乎无影响;(3)净距在15~35 mm或箍筋屈服强度在366~700MPa范围内变化,以及采用单箍还是并箍,对柱的轴压承载力都影响相对有限;(4)考虑箍筋约束形式影响后,改进的公式可较好地预测内置箍筋柱的轴压承载力。4.开展了12根内置箍筋的方钢管再生块体混凝土柱的抗震试验,提出了局部外设高强加劲肋以增强内置箍筋柱抗震性能的措施,考察了内置箍筋及其与钢管之间的净距、再生块体取代率、轴压比等参数对柱抗震性能的影响。研究表明:(1)在总用钢量相同的情况下,内置箍筋柱的水平承载力和滞回曲线饱满程度总体上相较对比柱有所降低,但内置箍筋/外置高强加劲肋柱的上述指标与对比柱基本相当,甚至有所提升;(2)内置箍筋柱和内置箍筋/外置高强加劲肋柱的骨架曲线下降段相较对比柱总体上更为平缓,表现出更好变形性能;(3)净距在15~35 mm范围内变化以及取代率25%的再生块体,对内置箍筋柱的抗震性能影响有限;(4)内置箍筋柱的延性系数与对比柱基本相当或明显改善,且前者延性系数随轴压比增大而降低的幅度要小于后者。5.开展了35根内置箍筋的方钢管再生块体混凝土柱的受剪试验,采用剪跨区域内填土的新颖方法实测了钢管的抗剪贡献,考察了轴压比、剪跨比、再生块体取代率、内置箍筋间距以及箍筋与钢管之间的净距对柱受剪性能的影响。研究表明:(1)随着剪跨比减小,柱受剪承载力显著增大,但剪跨比在0.15~0.5范围内变化对钢管的抗剪贡献影响不大;(2)随着轴压比增大,柱受剪承载力逐渐增大,但高轴压比时其增幅趋缓;钢管的抗剪贡献随着轴压比增大反而有所降低;(3)净距在15~35 mm范围内变化对柱受剪承载力影响有限;(4)相比既有预测方法,所提受剪承载力计算方法具有更好预测精度;(5)在忽略箍筋抗剪贡献的情况下,内置箍筋柱受剪承载力相较对比柱的最大降幅在15%以内,一般不会对实际工程中非受剪控制的钢管混凝土柱设计产生实质性影响。6.开展了1根传统钢管加固柱和1根钢管+内置箍筋加固柱的明火试验,初步探讨了采用内置箍筋方式改善加固柱耐火性能的有效性。研究表明,在总用钢量相同的情况下,与传统钢管加固柱相比,钢管+内置箍筋加固柱的轴向变形可在更长受火时间内较稳定地发展,展现出更好的高温变形性能,耐火极限明显提升。
其他文献
决定三维几何数据的表示形式作为几何学习的第一步,对后续神经网络架构的搭建以及学习效率有着至关重要的影响。从深度学习的角度来看,三维几何可以根据同种数据间是否共享相同的拓扑归为两类。在本文中,我们对具体任务中这两种类型的几何数据的表示和网络设计展开研究。三维人体骨架是典型的具有一致拓扑的几何数据。为了从单张RGB图像中重建三维人体姿态,本文提出了一种结构感知的、对遮挡鲁棒的三维姿态表示方法,称为骨骼
学位
金属硫化物矿山尾矿库中堆积着大量的金属硫化物尾矿,洗/选矿废水、大气降水的汇入加速了硫的转化。其中,硫的生物还原和歧化作用驱动着高价硫(如SO42-或S~0)向低价硫(如S2-)转化,关系着尾矿库中重金属的迁移释放规律,同时也极具潜力成为重金属污染防治与回收技术的核心。硫在生物还原和歧化过程中存在显著的同位素分馏效应,但是在实际酸性环境(p H<4)中这种同位素信号却难以捕捉。一方面是因为其直接产
学位
在全球气候变化和城市化进程不断加快的大背景下,城市洪涝灾害已经成为制约社会经济发展的关键因素,严重威胁着人民的生命财产安全。随着数值计算技术的高速发展,城市洪涝数值模拟技术作为研究城市洪涝灾害管理问题的重要手段,受到了国内外学术界的广泛关注并得到长足发展。本文在深入剖析城市洪涝模型发展历程的基础上,总结城市洪涝数值模拟技术中现有的不足,提出了浅水方程的一种简化方案——局部惯性近似浅水方程的有限体积
学位
在中国,以Sub-6G频段为主的第五代通信技术(5G)对移动通信设备和基础设施提出了千兆级传输速率、毫秒级移动时延、百万级连接密度等一系列具有挑战性的性能指标。功率放大芯片(以下简称“功放”,PA)作为工作在Sub-6G波段下的射频前端发射系统的关键模块,其面积和功耗比例最大,成为决定无线通信系统整体性能的关键因素之一。然而,Sub-6G通信所采用的突破性技术对功放的稳定性提出了挑战。首先,Sub
学位
主动转向技术是指在汽车即将陷入危险时,转向系统能够主动介入,从而避免事故的发生或降低事故的危害。这项技术是主动安全技术中最重要的技术之一,也是实现自动驾驶必备的转向技术。因此,以主动转向技术和自动驾驶技术为主的汽车安全技术的研究具有重要的现实意义。主动转向的控制模型中涉及不确定性和非线性特性的问题,控制任务除了目标轨迹的跟踪,还需要满足预性能目标,因此其控制设计面临较大的挑战。本文针对上述难点问题
学位
随着近海油气资源开发向深水海域推进,导管架平台将遭遇更为恶劣的波浪环境。波浪荷载是典型的随机动力荷载,应用随机振动理论开展导管架平台随机波浪响应及动力可靠度研究是海洋工程领域的重要课题之一。由于波浪荷载具有明显的非线性特征,在采用传统功率谱法进行导管架平台随机振动分析时,需要对波浪荷载进行统计线性化,在结构响应峰值及动力可靠度计算方面还需进一步引入响应极值分布假定及响应过程跨越假定,因此功率谱法存
学位
豫西位于我国二、三级地势和南北气候过渡地带,历经多次民族迁徙、冲突与融合,经过长期“天下之中”的政治与文化建构,呈现出典型的“中”区位特征和过渡性特征,孕育了丰富的传统村落空间形态。近年来,有关豫西传统村落的研究已经取得了可喜成果,但目前研究重心集中在窑洞村落,研究成果的整体性与系统性不够,存在重个案轻整体、重物质轻精神的学术不足。基于建筑学和文化人类学学科视野,借鉴社会学相关理论,以豫西传统村落
学位
矿物外加剂、减水剂已成为水泥混凝土的重要组成部分,外加剂的使用不仅影响混凝土的力学性能和耐久性能,对新拌混凝土材料的和易性、工作性也有显著影响。目前混凝土外加剂的种类日益丰富,然而关于各种外加剂,尤其是矿物外加剂对水泥基材料流变性的影响机理仍不明确,普遍停留在填充理论以及水膜理论等表象认识。而对于减水剂等化学外加剂的吸附、分散机理以及微观作用力的研究也较为缺乏,制约了新型化学外加剂的研发和应用。矿
学位
射频前端系统中包括了滤波器、功率分配电路(功分器、巴伦和耦合器)和交叉结等无源电路,以及功放、低噪放和开关等有源电路。它们通常单独设计再级联到一起,体积大的同时还导致了损耗增大和电路整体性能恶化等问题。为此,多个电路功能协同融合的设计方法被提出并证明了其在电路小型化和进一步提高电路性能的可行性。基于此,本文针对无源电路之间、无源电路与开关之间以及有源电路之间等不同类型,分别提出了多个功能协同融合的
学位
永磁同步电机具有效率高、功率密度大、结构简单等优势,在制冷行业中具有广泛的应用。变频压缩机永磁同步电机作为制冷设备的核心,其控制性能指标主要体现为转速控制精度、运行稳定性、调速范围及能效比等方面。其中,无位置传感器控制优化、参数在线辨识、逆变器非线性压降补偿以及转速波动抑制为变频压缩机永磁同步电机亟需解决的技术难题,本文针对以下技术难题展开深入研究。首先,针对变频压缩机永磁同步电机无位置传感器控制
学位