方鋼管混凝土結構粘結滑移基本性能研究.pdf

1、方鋼管混凝土結構因鋼管混凝土特有的優(yōu)勢而迅速發(fā)展并廣泛應用起來。隨著應用的增長，其結構內部鋼管與混凝土界面間的粘結滑移基本越來越引起工程界的關注，并成為工程應用領域進一步發(fā)展難以逾越的難題之一。本文通過軸凡推出試驗(Push-out Test)及具有代表性的軸心受壓構件試驗的理論分析。主要研究了方鋼管混凝土構件粘結滑移機理機理及其基本性能。
　　 本文對14根方鋼管混凝土構件，其中包括9根推出試件，3個不同形式節(jié)點推出試件及2根

2、不同傳力形式的軸壓試件進行了試驗，通過外貼電阻應變片對鋼管表面在各級荷載下縱向應變進行測定，分析得到鋼管混凝土在界面抗剪粘結性破壞過程中的應變分布規(guī)律；運用改進型“內置式滑移傳感器”，對結構內部粘結滑移量的分布規(guī)律進行了追蹤測試，得到了構件荷載滑移P-S曲線及其特征；通過對粘結應力與內部滑移之間的變化關系的分析得到界面抗剪破壞粘結性發(fā)展規(guī)律?；谖创_知數(shù)學方法，對推出試件平均粘結強度進行了分析計算。在對試驗細致觀察的基礎上，分析了鋼管的

3、屈曲模態(tài)和粘結滑移機理，更全面地闡述了鋼管混凝土界面抗剪粘結性能。
　　 整理分析了9個方鋼管混凝土推出構件的荷載-加載端滑移曲線及其規(guī)律，對其初始、極限和穩(wěn)定殘余三個受力階段進行了試驗歸納，并對影響其性能的四個主要影響變量與三個特征粘結強度的對應關系進行了統(tǒng)計研究。在考慮多因素的前提下，得到了兩套方鋼管混凝土粘結強度統(tǒng)計回歸公式，并依此對試驗結果進行了誤差估計及評估分析。類比分析了國內相關試驗研究及成果，應用本文建立的粘結經(jīng)度

4、回歸公式對已有試驗數(shù)據(jù)進行了測算和對比研究。
　　 根據(jù)試件端部實測得到的荷載滑移數(shù)據(jù)，給出了平均粘結強度-加載端滑移的數(shù)學關系。分析統(tǒng)計了鋼管應變的試驗量測結果，根據(jù)力的平衡基本原理推導，以圖表的方式展現(xiàn)了推出試驗中內部應力隨荷載的變化規(guī)律，分析了其隨荷載大小及沿錨固長度方向上的分布變化。依據(jù)電子滑移傳感器的量測結果，分析了不同荷載等級作用下界面滑移沿鋼管錨固方向的分布規(guī)律,由此對試驗量測的特征值進行了統(tǒng)計回歸。根據(jù)試驗的粘結

5、應力和內部滑移測量記錄結果，得出各截面的局部粘結應力-滑移量沿錨固方向上的關系曲線，建立了考慮x-y的位置函數(shù)F(x)和G(x)的局部粘結滑移本構模型τ(x)=S{C1,…，C1，…C2，F(xiàn)(x),G(x)}來闡明粘結滑移本構關系的一般規(guī)律。
　　 采用極限平衡法對方鋼管混凝土構件的極限承載力進行了數(shù)學推導，提出了簡單實用的計算公式，與已有的試驗類比分析，理論值與實測值吻合良好。對于方鋼管混凝土，通過極限承載力分析計算，建議核心

6、混凝土側壓力提高系數(shù)k可取2.67。
　　 對推出試件、節(jié)點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作用下鋼管內分配情況的分析和總結，分別得到了各級荷載作用下混凝土相對內力與相對長度方向的分布規(guī)律、鋼管及核心混凝土內力消長規(guī)律，并通過統(tǒng)計回歸分析，得到了推出試件混凝土內力在其傳力長度方向隨外荷載增加的軸力公式。此公式的運用可以得到各級荷載下沿傳長度方向不同位置的內力分配情況。通過極限平衡的方法得到了鋼管混凝土推出臨

7、界傳遞長度值Lcr p和相對臨界傳遞升序 Lcr 6IB。對構件傳力長度及其限值進行了探計性研究，建議取距上下柱端各750mm和2.5B兩值中小者為傳力長度限值。
　　 提出了考慮臨界錨固長度以及采用扎制變形型鋼管等其他一些粘結錨固設計建議。結合鋼管混凝士粘結滑移性能分析，對構件抗剪連接件進行了探討性設計，并給出了相應的計算公式，以此作為實際工程設計的參考。
　　 運用ANSYS模擬分析方法和推出試驗和兩根軸壓進行了研究