PBL加勁型方鋼管混凝土軸壓柱受力性能試驗(yàn)研究.pdf

1、為改善鋼管混凝土界面力學(xué)性能、加強(qiáng)鋼管混凝土組合效應(yīng)，提出了在鋼管混凝土內(nèi)部增設(shè)PBL的概念，即PBL加勁型鋼管混凝土組合柱。本文在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目—PBL加勁型鋼管混凝土拱力學(xué)性能與設(shè)計(jì)方法研究(51178051)的資助下，對(duì)PBL加勁型方鋼管混凝土組合柱的軸壓受力性能和破壞機(jī)理進(jìn)行了研究，并將其應(yīng)用于方鋼管混凝土拱橋中，研究了其在力學(xué)性能方面的優(yōu)勢(shì)，為其在橋梁工程中的應(yīng)用提供了依據(jù)。
　　論文主要研究?jī)?nèi)容和研究成果如下：<

2、br>　　（1）對(duì)方鋼管混凝土、設(shè)加勁肋方鋼管混凝土和PBL加勁型方鋼管混凝土共27根短柱進(jìn)行了軸壓試驗(yàn)，研究分析了構(gòu)件的破壞模式、荷載位移曲線、荷載應(yīng)變曲線等。研究結(jié)果表明：PBL加勁型方鋼管混凝土軸壓短柱的破壞模式與設(shè)加勁肋方鋼管混凝土軸壓短柱的破壞模式相似，但與方鋼管混凝土軸壓短柱的破壞模式存在明顯不同。PBL能夠參與全截面受力，能更有效的將荷載傳遞給混凝土，增強(qiáng)鋼混的共同作用；PBL加勁型方鋼管對(duì)核心混凝土的約束效應(yīng)更強(qiáng)；在方鋼

3、管內(nèi)部設(shè)加勁肋或者增設(shè) PBL能有效提高方鋼管混凝土的承載力和軸壓剛度。
　?。?）采用有限元軟件ANSYS對(duì)軸壓短柱的受力全過程進(jìn)行了仿真模擬分析，提出了修正后的核心混凝土應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，有限元計(jì)算結(jié)果與本文試驗(yàn)結(jié)果吻合較好。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，分析比較了不同截面形式的方鋼管混凝土軸壓短柱柱中截面核心混凝土和鋼管的應(yīng)力分布規(guī)律，分析結(jié)果表明：孔內(nèi)混凝土壓應(yīng)力高于其余核心混凝土壓應(yīng)力，PBL加勁型方鋼管混凝土的核心混凝土應(yīng)力分布最不均勻；

4、隨著開孔孔徑的增大，鋼管壁板中部橫向應(yīng)力呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。
　?。?）基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)，提出了適用于方鋼管混凝土軸壓短柱、設(shè)加勁肋方鋼管混凝土軸壓短柱和PBL加勁型方鋼管混凝土軸壓短柱的統(tǒng)一承載力計(jì)算公式和軸壓剛度計(jì)算公式，并與相關(guān)規(guī)范進(jìn)行了比較，公式計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合較好。在此基礎(chǔ)上，對(duì)PBL加勁型方鋼管混凝土軸壓短柱進(jìn)行了有限元參數(shù)分析，驗(yàn)證了計(jì)算方法的可行性，提出了其設(shè)計(jì)方法。
　?。?）對(duì)5根PBL加勁型方鋼管

5、混凝土軸壓長(zhǎng)柱進(jìn)行了軸壓試驗(yàn)研究。試驗(yàn)之前，采用超聲波對(duì)內(nèi)填混凝土的質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，超聲波檢測(cè)結(jié)果表明：PBL與混凝土能夠有效的粘結(jié)在一起，混凝土澆筑質(zhì)量良好。試驗(yàn)結(jié)果表明：長(zhǎng)細(xì)比是影響組合長(zhǎng)柱軸壓受力性能的主要因素，提出了適用于 PBL加勁型方鋼管混凝土軸壓長(zhǎng)柱抗彎剛度和長(zhǎng)柱穩(wěn)定承載力的實(shí)用計(jì)算方法，與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好。
　?。?）將PBL應(yīng)用于一座方鋼管混凝土拱橋中，分析了PBL對(duì)方鋼管混凝土拱橋力學(xué)性能的影響，研究結(jié)果表明：在