方鋼管混凝土結(jié)構(gòu)粘結(jié)滑移基本性能研究.pdf

1、方鋼管混凝土結(jié)構(gòu)因鋼管混凝土特有的優(yōu)勢(shì)而迅速發(fā)展并廣泛應(yīng)用起來。隨著應(yīng)用的增長(zhǎng)，其結(jié)構(gòu)內(nèi)部鋼管與混凝土界面間的粘結(jié)滑移基本越來越引起工程界的關(guān)注，并成為工程應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步發(fā)展難以逾越的難題之一。本文通過軸凡推出試驗(yàn)(Push-out Test)及具有代表性的軸心受壓構(gòu)件試驗(yàn)的理論分析。主要研究了方鋼管混凝土構(gòu)件粘結(jié)滑移機(jī)理機(jī)理及其基本性能。
　　 本文對(duì)14根方鋼管混凝土構(gòu)件，其中包括9根推出試件，3個(gè)不同形式節(jié)點(diǎn)推出試件及2根

2、不同傳力形式的軸壓試件進(jìn)行了試驗(yàn)，通過外貼電阻應(yīng)變片對(duì)鋼管表面在各級(jí)荷載下縱向應(yīng)變進(jìn)行測(cè)定，分析得到鋼管混凝土在界面抗剪粘結(jié)性破壞過程中的應(yīng)變分布規(guī)律；運(yùn)用改進(jìn)型“內(nèi)置式滑移傳感器”，對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)部粘結(jié)滑移量的分布規(guī)律進(jìn)行了追蹤測(cè)試，得到了構(gòu)件荷載滑移P-S曲線及其特征；通過對(duì)粘結(jié)應(yīng)力與內(nèi)部滑移之間的變化關(guān)系的分析得到界面抗剪破壞粘結(jié)性發(fā)展規(guī)律?；谖创_知數(shù)學(xué)方法，對(duì)推出試件平均粘結(jié)強(qiáng)度進(jìn)行了分析計(jì)算。在對(duì)試驗(yàn)細(xì)致觀察的基礎(chǔ)上，分析了鋼管的

3、屈曲模態(tài)和粘結(jié)滑移機(jī)理，更全面地闡述了鋼管混凝土界面抗剪粘結(jié)性能。
　　 整理分析了9個(gè)方鋼管混凝土推出構(gòu)件的荷載-加載端滑移曲線及其規(guī)律，對(duì)其初始、極限和穩(wěn)定殘余三個(gè)受力階段進(jìn)行了試驗(yàn)歸納，并對(duì)影響其性能的四個(gè)主要影響變量與三個(gè)特征粘結(jié)強(qiáng)度的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)研究。在考慮多因素的前提下，得到了兩套方鋼管混凝土粘結(jié)強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)回歸公式，并依此對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了誤差估計(jì)及評(píng)估分析。類比分析了國(guó)內(nèi)相關(guān)試驗(yàn)研究及成果，應(yīng)用本文建立的粘結(jié)經(jīng)度

4、回歸公式對(duì)已有試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了測(cè)算和對(duì)比研究。
　　 根據(jù)試件端部實(shí)測(cè)得到的荷載滑移數(shù)據(jù)，給出了平均粘結(jié)強(qiáng)度-加載端滑移的數(shù)學(xué)關(guān)系。分析統(tǒng)計(jì)了鋼管應(yīng)變的試驗(yàn)量測(cè)結(jié)果，根據(jù)力的平衡基本原理推導(dǎo)，以圖表的方式展現(xiàn)了推出試驗(yàn)中內(nèi)部應(yīng)力隨荷載的變化規(guī)律，分析了其隨荷載大小及沿錨固長(zhǎng)度方向上的分布變化。依據(jù)電子滑移傳感器的量測(cè)結(jié)果，分析了不同荷載等級(jí)作用下界面滑移沿鋼管錨固方向的分布規(guī)律,由此對(duì)試驗(yàn)量測(cè)的特征值進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)回歸。根據(jù)試驗(yàn)的粘結(jié)

5、應(yīng)力和內(nèi)部滑移測(cè)量記錄結(jié)果，得出各截面的局部粘結(jié)應(yīng)力-滑移量沿錨固方向上的關(guān)系曲線，建立了考慮x-y的位置函數(shù)F(x)和G(x)的局部粘結(jié)滑移本構(gòu)模型τ(x)=S{C1,…，C1，…C2，F(xiàn)(x),G(x)}來闡明粘結(jié)滑移本構(gòu)關(guān)系的一般規(guī)律。
　　 采用極限平衡法對(duì)方鋼管混凝土構(gòu)件的極限承載力進(jìn)行了數(shù)學(xué)推導(dǎo)，提出了簡(jiǎn)單實(shí)用的計(jì)算公式，與已有的試驗(yàn)類比分析，理論值與實(shí)測(cè)值吻合良好。對(duì)于方鋼管混凝土，通過極限承載力分析計(jì)算，建議核心

6、混凝土側(cè)壓力提高系數(shù)k可取2.67。
　　 對(duì)推出試件、節(jié)點(diǎn)推出試件以及不同受力方式軸壓試件在不同荷載階段剪切粘結(jié)作用下鋼管內(nèi)分配情況的分析和總結(jié)，分別得到了各級(jí)荷載作用下混凝土相對(duì)內(nèi)力與相對(duì)長(zhǎng)度方向的分布規(guī)律、鋼管及核心混凝土內(nèi)力消長(zhǎng)規(guī)律，并通過統(tǒng)計(jì)回歸分析，得到了推出試件混凝土內(nèi)力在其傳力長(zhǎng)度方向隨外荷載增加的軸力公式。此公式的運(yùn)用可以得到各級(jí)荷載下沿傳長(zhǎng)度方向不同位置的內(nèi)力分配情況。通過極限平衡的方法得到了鋼管混凝土推出臨

7、界傳遞長(zhǎng)度值Lcr p和相對(duì)臨界傳遞升序 Lcr 6IB。對(duì)構(gòu)件傳力長(zhǎng)度及其限值進(jìn)行了探計(jì)性研究，建議取距上下柱端各750mm和2.5B兩值中小者為傳力長(zhǎng)度限值。
　　 提出了考慮臨界錨固長(zhǎng)度以及采用扎制變形型鋼管等其他一些粘結(jié)錨固設(shè)計(jì)建議。結(jié)合鋼管混凝士粘結(jié)滑移性能分析，對(duì)構(gòu)件抗剪連接件進(jìn)行了探討性設(shè)計(jì)，并給出了相應(yīng)的計(jì)算公式，以此作為實(shí)際工程設(shè)計(jì)的參考。
　　 運(yùn)用ANSYS模擬分析方法和推出試驗(yàn)和兩根軸壓進(jìn)行了研究