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當前位置:教育論文中心首頁--發展戰略論文結構--徐變對鋼管混凝土界面粘結性能的影響研究
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徐變對鋼管混凝土界面粘結性能的影響研究

【發展戰略論文結構】摘 要:徐變是鋼管混凝土在長期荷載作用下,應變隨持荷時間的延長而逐漸變化的現象。文章通過實驗方法研究在圓鋼管混凝土上通過徐變加荷方法,觀察試驗過程,通過實驗數據得出了構件推出試驗的 P-s 曲線的特征及鋼管應變沿縱向方向的變化規律,對圓鋼管混凝土構件在長

摘 要:徐變是鋼管混凝土在長期荷載作用下,應變隨持荷時間的延長而逐漸變化的現象。文章通過實驗方法研究在圓鋼管混凝土上通過徐變加荷方法,觀察試驗過程,通過實驗數據得出了構件推出試驗的 P-s 曲線的特征及鋼管應變沿縱向方向的變化規律,對圓鋼管混凝土構件在長期荷載作用下的粘結性提出初步的觀點。
網 /2/view-12224766.htm
關鍵詞:鋼管混凝土;粘結性;徐變
在長期荷載作用下,鋼管混凝土內填充的混凝土應變隨持荷時間的延長而逐漸變化的現象稱為徐變。核心混凝土在承受荷載的狀態下,通過界面粘結力傳遞給鋼管,達到二者共同受力。目前各國學者從不同的角度,對鋼管混凝土徐變的研究做了相關的工作,具有一定的指導價值。如構件的徐變在早期發展很快,徐變曲線在五個月后趨于水平,并且在一年后基本停止;在長期荷載作用下,縱向變形在早期的發展很快,100天后,變形趨于穩定;在骨料水泥比減小,或增大水灰比的情況下,會顯著增加鋼管混凝土的徐變;鋼管混凝土的極限承載力由于膨脹劑的摻入而有所提高,徐變變形隨膨脹劑摻量的增大而增大。
這些研究成果主要是基于鋼管混凝土軸壓試驗研究及構件整體承載力,而針對徐變對鋼管混凝土界面粘結性能的研究幾乎沒有涉及,本次試驗研究鋼管混凝土界面粘結力隨荷載作用時間的變化趨勢,具有一定的創新性。
1 試驗目的
為考察在役鋼管混凝土界面粘結性能隨荷載作用時間的關系,在核心混凝土上作用一個恒定的集中力,以荷載作用的時間段為基本參數,完成圓鋼管混凝土試件的推出試驗,得出各個構件的 P-s 曲線和粘結破壞荷載。為此,本課題組一共設計了 7 根圓鋼管混凝土試件,主要考察了核心混凝土的徐變對鋼管混凝土構件的影響,研究界面粘結性能的演化機理。通過布置在鋼管外壁沿縱向方向上的應變片,可以測量出外鋼管應變的發展過程,得出界面粘結應力的變化及發展規律。本次試驗的主要目的有(1)圓鋼管混凝土試件受長期荷載作用后的 P-s 曲線的測定。(2)圓鋼管混凝土試件受長期荷載作用后的粘結應變的分布規律及其大小的測定。(3)核心混凝土的徐變對圓鋼管混凝土中緊箍效應應力進行研究。
2 試驗方案
本次試驗制作了 7 根圓鋼管土混凝土試件,所有試件均采用外徑 114mm 的 Q235直縫圓鋼管,在其中 6 根試件的核心混凝土上施加 80kN 的集中荷載,模擬鋼管混凝土隨持荷時間對界面粘結性能的影響,另外 1 根試件不作處理,起對比作用,探討其對鋼管混凝土界面粘結性能的影響,表1為澆注完成的試件。
3 徐變加荷裝置和試驗加載方案
徐變加荷裝置是對鋼管混凝土構件施加長期恒定荷載的設備,試驗過程中利用結構實驗室的反力架配機械式千斤頂對試件施壓。
在試驗過程中,在試驗試件(基準件)上貼兩個應變片,位置為混凝土面至鋼管頂面的中點,即 25mm 處。然后用導線與HD-16A 靜態電阻應變儀相接通,進行試驗,試驗過程中觀察得到鋼管在 25mm 處的應變值,由公式σs = Eεs = P /As,從而計算核心混凝土的壓力值。按照同樣的方法,對其他6根試件做相應試驗,徐變加載前先在試件核心混凝土上放一個比鋼管尺寸稍小的圓形鋼墊塊,再用機械式千斤頂施壓,取預壓荷載 P=0.42Pu,同時觀測儀器的數值,確定加載時的荷載大小。由于混凝土徐變引起的相對位移使荷載減小,因此要經常性地補荷載以保證荷載的恒定,一般在加荷后 2-3 月內調荷 3-5 次即可。
4 試驗結果及分析
4.1 試驗過程
對于長期荷載作用后的試件,其試驗過程與腐蝕試件基本相同,主要區別在于:各個試件的極限荷載都有不同程度的降低。在荷載比較小時,百分表讀數有較大的增長,出現較明顯的滑移,發展也很迅速,且達到極限荷載時所對應的滑移值,隨試件持荷時間的延長而增大,同時很快出現下降段。
4.2 長期荷載作用后推出試驗的 P-s 曲線特征
在推出試驗過程中,試件一端是鋼管受壓,另一端是核心混凝土受壓,通過試驗機上讀出的荷載值和與之相對應的試件加載端處的滑移值,可以較準確地繪制出各個試件的 P-s 曲線,描繪出試件從加載開始時刻直至試驗結束的全過程變化。
長期荷載作用后,鋼管混凝土試件P-s曲線的變化規律基本一致,由于試件持荷載時間的不同,各試件表現出一定的差異性:
4.2.1 各個試件 P-s 曲線的上升段基本上保持同步,與試件基準件(作用時間為0個月)相比,作用時間為5個月、7個月和9個月的三根試件的上升段表現了更明顯的非線性,說明長期荷載作用對鋼管混凝土界面粘結性能影響顯著。
4.2.2 在同一荷載作用下,隨著持荷時間的延長,鋼管混凝土的極限荷載 Pu呈下降的趨勢,對應 P-s 曲線的峰值下降較明顯,這表明長期荷載作用對鋼管混凝土界面產生了一定程度的損傷。這種變化可能是核心混凝土在長期荷載作用下,混凝土的徐變,破壞了界面局部的膠結力,由此使得界面粘結力的組成大小發生變化。
4.3 鋼管應變測量結果分析
外鋼管應變的變化規律如下:
加載初始階段,在鋼管外壁上相鄰的縱向應變的差值相對較小,應變具有一定的連續性,界面未發生明顯的相對滑移。隨著施加的荷載逐漸增大,應變差值也隨之增大,由此表明在這個過程中荷載破壞了鋼管與核心混凝土之間的應變連續性,界面處發生了較為明顯的相對滑移。
隨著持荷時間的延長,鋼管混凝土界面受到損傷,如:作用時間0個月構件與作用時間7個月相比,在構件長度 50mm 的位置,應變差值表現出了不連續性,反映了構件界面出現了不同程度的損傷;同時,各試件相同部位對應點的應變在不同級別荷載(25%Pu、50%Pu、75%Pu和 100%Pu)的差值越來越明顯,從而影響了應力的傳遞。
5 結語
本章介紹了徐變加荷方法,描述了試驗過程的現象,基于此次的試驗數據,得出了構件推出試驗的 P-s 曲線的特征及鋼管應變沿縱向方向的變化規律,對圓鋼管混凝土構件在長期荷載作用下的粘結性能有了初步的認識。
在長期荷載作用下,構件極限荷載隨荷載作用時間的延長而減小,鋼管混凝土界面粘結性能受徐變的影響較為顯著,為了進一步了解其現象,有必要從理論上揭示界面粘結的損傷機理。

 
 
 
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