微膨胀无机聚合物钢管混凝土界面粘结滑移性能研究

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无机聚合物钢管混凝土(Inorganic Polymer Concrete Filled SteelTube(IPCFST))是一种新型材料组合构件,其核心混凝土具有早强快硬、节能环保、耗能低等优势,与钢管组合,外部钢管的套箍作用增加核心混凝土稳定性,提高其受压力学性能,同时钢管还可以作为施工的模板,提高施工效率。钢管与核心混凝土间的粘结滑移作用是二者能够协同工作的基础,目前国内外已做了很多关于钢管普通混凝土界面粘结性能的研究,并取得了一定的成果。而对于无机聚合物钢管混凝土这种新型材料组合构件,研究其界面粘结滑移性能是很有必要的,便于了解二者协同工作的机制。本文以膨胀剂掺量为变化参数,制作了6根IPCFST试件,通过推出试验,研究各膨胀剂掺量下IPCFST试件的界面粘结滑移性能,其主要研究成果如下:(1)通过推出试验,得到各试件钢管表面应变沿钢管长度方向的变化曲线,分析得出钢管应变-位置关系曲线成指数分布,并根据钢管混凝土界面上的粘结力与钢管应力的微分成正比例的关系,得到了粘结应力的分布也成指数分布;(2)通过推出试验,得到各试件的推出荷载-滑移(F-S)曲线,并分析和归纳了曲线的特征,通过分析F-S曲线,得到试件界面上的极限粘结荷载、极限滑移值及平均粘结强度值,对比分析各膨胀剂掺量下的结果发现:IPCFST试件界面粘结力随膨胀剂含量的增加呈逐渐增大的趋势,4%和6%膨胀剂掺量的试件的界面粘结力相对0%膨胀剂掺量的试件分别提高了48.6%和137.9%。(3)通过无机聚合物钢管混凝土的推出试验和本课题组做的普通钢管混凝土的推出试验,得到了膨胀剂和材料对无机聚合物钢管混凝土界面粘结力的影响:①钢管混凝土界面上的粘结力随着膨胀剂含量的增加而增大;②在膨胀剂含量相同的条件下,无机聚合物钢管混凝土界面上的粘结力比普通钢管混凝土的小;(4)通过有限元分析,采用COMBIN39非线性弹簧单元模拟钢管混凝土界面上的粘结滑移,计算结果和试验结果吻合,有限元得到的极限粘结荷载与试验结果得到的极限粘结荷载最大的相对误差为0.063,极限滑移的最大相对误差为0.163,说明了有限元模拟的结果是有效的,采用有限元模拟钢管混凝土界面上的粘结力是可行的。
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