复式钢-波纹管混凝土力学性能研究

来源 :兰州交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:planktonli
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钢管混凝土能满足现代工程结构的大跨、高耸、重载以及承受恶劣条件的建设需要而被广泛地应用于单层和多层工业厂房、高层和超高层建筑以及桥梁工程中。随着建筑结构和施工技术的快速发展,钢管混凝土的截面形式已不局限于外包圆钢管和核心混凝土的简单组合,为了满足不同工程的使用需求,新型截面形式的钢管混凝土应运而生。本文提出了一种在普通钢管混凝土中内置波纹钢管的复式钢-波纹管混凝土结构,相比于普通钢管混凝土,复式钢-波纹管混凝土中混凝土通过嵌入波纹钢管褶皱而增大了钢材与混凝土间的接触面积,混凝土硬化后与波纹钢管间形成了较强的机械咬合力,改善了钢材与混凝土两种材料间的黏结性能,因此复式钢-波纹管混凝土中的钢管与混凝土间的力学组合作用更为复杂,目前关于复式钢-波纹管混凝土结构的力学性能研究较少,影响该结构力学性能的因素尚不完全清楚,因此,本文从材料和结构两方面对复式钢-波纹管混凝土的力学性能进行了深入研究,具体内容及研究成果如下:(1)进行了18组不同截面形式、不同外加剂掺量以及不同核心混凝土强度等级的钢管混凝土试件轴压承载力试验,分析了普通钢管混凝土与复式钢-波纹管混凝土的轴压破坏形态与荷载-位移曲线,得到了截面形式、不同外加剂掺量以及核心混凝土强度等级对复式钢-波纹管混凝土轴压承载性能的影响规律。(2)进行了12组不同截面形式、不同外加剂掺量以及不同核心混凝土强度等级的普通混凝土和钢管混凝土轴压徐变试验,分析了在长期荷载作用下各个试件的徐变度随持荷时间的变化曲线,得到了钢管环向约束、截面形式、外加剂掺量以及核心混凝土强度等级对复式钢-波纹管混凝土结构徐变性能的影响规律。(3)基于轴压承载力试验试件参数使用有限元软件Midas-FEA建立了对应的复式钢-波纹管混凝土的有限元模型,通过轴压承载力试验结果验证了有限元模型的可靠性,以波纹钢管内径和截面含钢率为考察参数建立了不同工况下的复式钢-波纹管混凝土有限元模型,得到了波纹钢管内径和截面含钢率对复式钢-波纹管混凝土轴压承载性能的影响规律。(4)介绍了不同的钢管混凝土构件轴压承载力计算理论,以钢管混凝土极限平衡理论为基础,推导得到适用于复式钢-波纹管混凝土结构的轴压承载力计算公式,基于轴压承载力试验实测值以及有限元分析值对公式计算值进行验证,结果表明,通过该公式计算得到的复式钢-波纹管混凝土轴压承载力与试验实测值以及有限元分析值吻合较好。
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