钢管自应力免振混凝土轴压柱设计理论研究.pdf

钢管自应力免振混凝土轴压柱设计理论研究指导教师:黄丞逵堑握室主任:昱蟹筮熬援院主任:奎塞昱熬攫大连理工大学博士学位论文计:学位论文表格个图幅学位论文完成日期:簧旦大连理工大学插
摘要混凝土是否充满整个钢管,均匀,密实,都将影响钢管混凝土的力学陛能,进而影响到钢管混凝土结构能充分发挥钢管和混凝土两种材料的作用,具有优越的力学性能。整个结构的安全使用。如何保证核心混凝土的施工质量是施工中的难题,由于核心混凝土旌工质量不好而出现的事故时有发生。普通混凝土在硬化过程中产生收缩,使钢管的约束作用降低。另外,在持续荷载作用下,混凝土的徐变会使钢管应力逐渐增加,应力大到一定程度就会引起钢管局部破坏。本文将自应力混凝土和自密实混凝土技术应用于钢管混凝土中,利用自密实混凝土高流动性且不离析的特性,保证了核心混凝土的均匀和密实,克服了拱和长柱施工的困难。自应力混凝土在硬化过程中产生体积膨胀,在钢管的约束下核心混凝土加载前就处于三向受压状态加载过程中钢管侧向约束作用得到充分发挥,使得钢管自应力混凝土的力学性能较普通钢管混凝土有所提高。已有的研究表明,自应力混凝土产生的膨胀变形以及自应力可以长期保持稳定,这就意味着在钢管中浇筑自应力混凝土可以完全避免普通混凝土因收缩产生的约束效应降低问题;同时,在使用荷载下自应力混凝土的徐变明显小于普通混凝土的徐变,从而获得钢管和自应力核心混凝土长期应变协调性,确保钢管自应力混凝土承载力长期稳定。本文通过试验和理论分析,主要研究了钢管自应力免振混凝土柱的变形和受力性能,主要有以下几个方⑼ü匝椋芯苛俗杂α炷恋脑缙诹ρ阅芎团蛘捅湫蔚氖北湫怨媛伞J验表明:使用硫铝酸盐自应力水泥,通过调整自应力混凝土的配合比,可以配制出具有自密实性的自应力混凝土。硫铝酸盐自应力混凝土早期强度发展非常快,斓目寡骨度就可以达到天的%以上,弹性模量达到天的%以上。在钢管的约束下,自应力混凝土的侧向初始应力能达到<扑惴治鲋蟹⑾中毂浔湫魏偷员湫未约能占有效自由膨胀变形的,这两部分变形在计算中不容忽视;本文建立了徐变模式下的有效自由膨胀变形随龄期变化的计算公式。在此基础上通过回归分析得到了不同含钢率条件下限制膨胀变形与有效自由膨胀变形的关系,计算结果与试验结果符合较好。根据本文推导的限制膨胀变形计算公式可以计算出各个龄期时各种含钢率下的限制膨胀变形,根据内力平衡条件就可以得到初始自应力值。⑼ü止茏杂α炷林嵝氖苎苟讨匝椋芯苛顺跏甲杂αΧ云淞ρ阅艿影响致哿嘶炷燎慷鹊燃丁⒑致剩杂αλ降纫蛩囟约蕹性亓Φ挠跋臁J匝面:大连理工大学博士学位论文
线规律。曲线顶点为最佳鑫应力水平,即此时的囱应力水平能最大限度地提舞极限承载据平衡条件和变形协调条件,建立了钢管自应力混凝土短柱数值分析模型,模拟了短柱的荷载—变形曲线,这样有助于更深入地认识铜管自应力混凝土短柱的工作机理。⑼腹止茏杂α炷脸ぶ匝椋芯苛顺跏甲杂αΧ杂⒘ρ阅艿挠跋臁7折了蠢应力水平、长纲比对长拄极限承载力的影响。结果表明:由于长柱的破坯形式不同,韧始自应力对其力学性能的影响程度也不相同。发生稳定破坏的长柱,破坏前混凝士仍处于弹性工作阶段,初始自廒力对力学性能的提高作用没有充分发挥,所以影响较细比仍然是影响结果钢管自应力混凝土长柱力学性能的主要因素。本文根据试验结果回譬了长细比与荷载提高率的关系式,钢管自应力混凝土长柱的承载力可以在此基础上得⒁9止茏杂α炷林母ㄔ稍叵碌某て诮∧苁匝椋芯苛顺跏甲杂αΧ士∈期力学性能的影响。试验结果表明:虽然初始侧向压力能限制轴向徐变的发展,但是静育效模量法,结合平衡条件和变形协调条件,建立钢管自应力混凝土翱心受压拄长期性能数值分析模型,计算结果较好她模拟了实溺结采。在此基础上利用模型分析了,自应力水平、港凝土强度和含钢率等因素对钢管自应力混凝±长期性能的影响。本文推导出应力熏分布系数,利腮应力重分布系数可以计算出不露龄鬏钢管和混凝±各自承受荷搬载龄熬等等影晌钢管鑫应力混凝土长期力学性能的因素。本文开辟了囊应力混凝±应用的新途经,最大限度挑利溺了自应力混凝土的膨胀能,解决了铺管隈翩下的童应力值计算瑾论问题。为皂应力渥凝±在钢管中应用封下了结果表明:初始自应力使钢管混凝±蛇弹性工作阶段增加至《极限荷载的%左右,极限承载力也裔一定程度的提高。本文引入自应力水平概念,自应力水平定义为初始自应力值与混凝土基体强度的比值,并分析了初始自应力影响下的钢管自应力混凝土短枝极限承载力。计算结渠表明,钢管混凝士的极限承载力的提高程度与自应力水平里二次抛物力。根据本文试验结果可以得出最佳自应力水平在左右。本文还采用会成法,根小;蔼发生强度破坏的长柱,由于其破坏是由于混凝±压溃秘钢管约束失效控制,初始童应力有效她发挥了三向限制作愿,因此承载力较普通钢管混凝±能提高%左右。长与承受耩褥祷载的普通钢管混凝土