高温喷水冷却后圆钢管高强混凝土 的界面黏结性能试验研究

为研究高温喷水冷却后圆钢管高强混凝土界面间的黏结性能,设计22个圆钢管试件进行高温啧水冷却处理后的静力推出试验,主要考虑混凝土强度、历经最高温度、锚固长度、恒温时长和冷却方式的影响.通过试验揭示了高温喷水冷却后圆钢管高强混凝土界面黏结失效机理,分析了各变化参数对其黏结性能的影响,并提出高温喷水冷却后圆钢管高强混凝土黏结强度的计算公式.结果表明:高温喷水冷却后试件加载端与自由端的荷载滑移曲线变化趋势基本相似,并可将其分为三类典型曲线;推出试验中钢管外表面应变与距加载端的距离呈指数关系分布;高温啧水冷却后,试件的黏结强度随混凝土强度的增大变化较小,与锚固长度成反比,恒温时长大于60 min后基本稳定,随历经最高温度的升高,极限黏结强度先增大后减小再增大,残余黏结强度先增大再减小;与自然冷却试件相比,啧水冷却试件的极限黏结强度、残余黏结强度与剪切黏结刚度均较小,界面耗能能力较大.运用文中所提出的黏结强度计算公式算得的结果与试验值吻合良好.     

钢管RPC抗多次冲击动态力学性能研究

采用φ75 mm分离式霍普金森压杆试验装置对16个钢管活性粉末混凝土试件进行了不同应变率下的多次冲击压缩试验,得到了动态应力-应变曲线和破坏形态.试验结果表明：当应变率小于80 s^-1时,钢管RPC在多次冲击下仍能保持较稳定的力学性能;当应变率大于106 s^-1时,钢管RPC在多次冲击下发生塑性变形,表现出良好的延性,核心RPC开裂.多次冲击作用下,钢管RPC仍保持较高的强度、较好的延性和完整性,是一种抗冲击性能良好的防护工程材料.     

高温后钢管RPC动态本构模型及SHPB试验验证

为了研究防护工程中钢管活性粉末混凝土(RPC)构件的抗冲击及抗火(高温)性能,采用74mm分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置对27块20~300℃加热后的钢管RPC进行了不同应变率的冲击压缩试验,得到了高温后钢管RPC的动态应力-应变曲线和破坏形态。利用ANSYS软件数值模拟了高温后钢管RPC截面温度场分布,建立了高温后钢管RPC动态本构模型。结果表明,300℃高温后的钢管RPC仍具有较高的强度,较好的延性和整体性。本试验条件下,钢管RPC峰值应力和峰值应变随过火温度提高而增大。随着过火温度的提高,钢管RPC峰值应力的应变率效应有所增大,而峰值应变的应变率效应略有减弱。理论方法可以较准确地预测常温条件下钢管RPC的峰值应力和峰值应变。高温后钢管RPC动态应力-应变曲线上升段的理论曲线与试验结果吻合良好,但由于高频振荡和变形滞后的影响,曲线下降段会有一定差别。     

高温后混凝土动态力学性能时间效应试验

采用ANSYS软件模拟C60混凝土试件加热过程中的温度场,确定不同温度组试件的加热时间.利用高温SHPB试验装置进行不同加热长的高温后混凝土冲击压缩试验,分析了高温和加热时间对混凝土动态压缩力学性能的影响.结果表明:经历高温后且不同加热时间的混凝土材料,在自然冷却后表现出明显的温度软化效应和时间效应;在不同高温后,随着加热温度的升高混凝土动态抗压强度逐渐减小,峰值应变先增大而后略微降低且始终大于室温条件下的峰值应变;在相同温度且不同加热时间的条件下,混凝土随着加热时间的增加,其动态抗压强度不断降低,峰值应变总体上先增大后减小,弹性模量减小.     

钢管混凝土界面抗剪粘结滑移力学性能试验

为探讨钢管混凝土界面抗剪粘结滑移性能,研究钢管混凝土界面应力分布规律,确定界面抗剪粘结应力和粘结滑移本构关系,进行了方、圆钢管混凝土试件的纵向抗剪粘结性能试验研究,试验结果表明:钢管纵向应变沿长度方向基本成呈三角形分布,粘结应力沿钢管混凝土界面均匀分布;方、圆钢管混凝土界面粘结—滑移曲线具有相似的变化规律,圆钢管混凝土界面抗剪粘结强度较方钢管混凝土要大,基于试验结果,提出了平均粘结应力和相对滑移的本构关系。分析比较了钢管混凝土界面粘接性能的主要影响因素,粘结强度受混凝土强度的影响不明显;随混凝土龄期的增大而略有增大;随钢管长径比的增大而增大;随钢管径厚比(宽厚比)的增大而减小。     

高温后方钢管再生混凝土界面黏结性能及本构方程

为了揭示高温后方钢管与再生混凝土的界面黏结性能,以最高经历温度（T）、再生粗骨料取代率（γ）为变化参数,设计并完成了20个试件高温后的推出试验. 通过试验观察了试件的受力破坏过程及形态,获取了试件加载端和自由端的荷载-滑移曲线,分析了各变化参数对界面黏结性能及界面损伤发展过程的影响规律,并提出了相应的黏结强度的计算公式及黏结滑移本构方程 . 结果表明：试件加载端和自由端的荷载-滑移曲线形态基本一致,但加载端的初始滑移发生相对更早,曲线形态可以分为T≤200 ℃和T≥400 ℃两类;界面黏结性能整体上相比方钢管普通混凝土较差（相应的黏结性能平均差距范围约为3.10%~19.05%）;随着经历温度的升高,黏结强度及黏结抗剪刚度先减小后增大,界面耗能能力则逐渐增大;随着再生粗骨料取代率的提高,黏结强度逐渐减小,而黏结抗剪刚度和界面耗能能力则均呈现先增大后减小再小幅恢复的变化趋势;界面初始黏结损伤的发生在T=600 ℃时明显推迟,并随再生粗骨料取代率的提高表现出逐渐提早的趋势,而T≤400 ℃时经历温度及再生粗骨料取代率对其影响均不大;黏结损伤发展速度随经历温度和再生粗骨料取代率的升高呈现先增大后减小的变化趋势.     

高温喷水冷却后钢管高强混凝土轴压性能研究

为揭示高温喷水冷却后钢管高强混凝土的轴压性能,以历经温度、冷却方式、恒温时长和混凝土强度等级为变化参数,设计了20个钢管高强混凝土短柱试件,进行高温喷水冷却后的静力单调轴心受压试验.观察高温喷水冷却后试件及试块的表观变化和破坏形态,分析各变化参数对高温喷水冷却后钢管高强混凝土轴压性能的影响规律,给出了极限承载力计算公式...     

高温后轻质多孔混凝土力学性能试验

通过高温后轻质加气混凝土的力学性能试验,测得了抗压强度、弹性模量和峰值应变与温度的关系.试验表明:高温后轻质加气混凝土的抗压强度在100℃时略微提高,到300℃时逐渐下降,超过300℃时,强度变化不明显;在100℃以内,弹性模量基本保持不变,超过100℃后,弹性模量不断减小,与温度成线性关系;随着温度的升高,峰值应变逐渐增大,呈直线上升趋势.最后分析了不同温度下的应力-应变曲线,提出了高温后轻质加气混凝土的本构模型.     

高温喷水冷却后方钢管高强混凝土的界面黏结性能

为研究高温喷水冷却后方钢管高强混凝土界面间的黏结性能,设计22个试件进行静力推出试验,其中包括18个喷水冷却试件和4个自然冷却试件,主要考虑混凝土强度、历经最高温度、锚固长度、恒温时长和冷却方式的影响。通过试验揭示了高温喷水冷却后方钢管高强混凝土界面黏结失效机理,分析了各变化参数对其黏结性能的影响,并提出了高温喷水冷却后方钢管高强混凝土极限黏结强度和残余黏结强度的计算公式。结果表明:高温喷水冷却后方钢管高强混凝土加载端与自由端的荷载滑移曲线可分为两类典型曲线;高温喷水冷却后,试件的黏结强度随历经最高温度的升高先增大后减小,随混凝土强度的增大而增大,随锚固长度的增大而减小,且与恒温60 min试件相比,恒温90 min试件的黏结强度有所回升;与自然冷却试件相比,喷水冷却试件的极限黏结强度、残余黏结强度与剪切黏结刚度均较小,但界面耗能能力较大;运用文中所提出的黏结强度计算公式算得的结果与试验值吻合良好。     

混凝土高温后进行粘结劈拉强度试验研究

为了研究混凝土结构建筑物在高温（火灾）损伤后进行混凝土粘结修补的粘结性能，对经历高温混凝土与新混凝土的粘结试件进行了劈拉强度试验。温度从常温到900℃分为9个温度段，采用空气中自然冷却和喷水冷却两种降温方式，考虑了新混凝土强度和界面剂的影响，系统地研究了各种参数对新老混凝土粘结性能的影响规律，指出高温后粘结机理主要是由老混凝土的损伤程度所决定的。     

冲击荷载下钢管混凝土限高防护架的动力响应

通过采用ANSYS／LS—DYNA有限元软件,分析了钢管混凝土铁路桥限高防护架在汽车碰撞作用下的动力响应,比较了钢管防护架与钢管混凝土防护架的不同动力响应．结果表明：限高防护架碰撞面变形比较明显,发生了较大的内凹现象;立柱的变形最小,能够抵抗更大的冲击荷载;因应力失效而最容易破坏的部位是横梁侧一、侧二支撑管节点处;与钢管防护架相比较,钢管混凝土防护架的碰撞力均值更大,碰撞面位移更小,能够更有效地保护铁路桥的安全,从而为钢管混凝土防护架的结构设计和维护提供依据．     

钢管混凝土柱侧向承载力的计算

钢管混凝土柱以其良好的结构性能越来越广泛的应用于高层建筑中。高层建筑往往需要承受较大的水平荷载作用,这就需要对柱的侧向承载力进行计算。提出了适用于圆形和方形两种截面形式的钢管混凝土柱侧向承载力的计算方法,并与相应的试验结果进行了对比,发现计算结果和试验结果二者符合较好,说明该方法具有较高的准确性,可以应用于实际的工程计算中。     

方钢管混凝土柱的抗震性能分析

方钢管混凝土柱的抗震性能与钢管的局部屈曲有关,柱端设置约束拉杆可以提高钢管的局部稳定,从而增强方形钢管混凝土柱抗震性能．采用三维有限元法,分析方钢管混凝土柱在竖向及水平荷载联合作用下的抗侧力一位移关系,有限元分析的结果得到试验结果验证．利用有限元模型分析轴压比、钢板宽厚比,以及内填混凝土抗压强度对方钢管混凝土柱抗震性能的影响．完成柱端设置约束拉杆的方形钢管混凝土柱在竖向及水平荷载联合作用下三维有限元分析,与试验结果相比较并作分析．     

圆钢管混凝土构件在侧向冲击下的动塑性极限弯矩的研究

利用有限元软件ANSYS/DYNA,模拟了悬臂和简支钢管混凝土构件的侧向冲击数值,计算了动塑性极限弯矩。     

内配螺旋箍筋方钢管超高强混凝土柱的偏压受力性能

为研究内配螺旋箍筋方钢管超高强混凝土柱的偏压受力性能,对2个内配螺旋箍筋方钢管混凝土柱和1个普通方钢管混凝土柱进行偏心受压试验,试件内填混凝土的轴心抗压强度为111 MPa.结果表明:组合柱承载力的下降主要是由混凝土压溃导致;螺旋箍筋对提高组合柱承载力的作用不明显,但可显著提高组合柱的延性.     

高轴压比柱脚拉杆约束方钢管超高强混凝土柱抗震性能试验

为了提高高轴压比方钢管超高强混凝土(SUCFST)柱抗震性能,提出一种在柱脚设置约束拉杆的增强构造方法.开展2根无拉杆约束SUCFST柱和2根柱脚拉杆约束SUCFST柱在高轴压比下的水平低周往复加载试验,研究参数为轴压比和约束拉杆间距.试验结果表明:增设约束拉杆能够显著提高SUCFST柱的受弯承载力、变形性能和耗能性能;减小约束拉杆间距有利于提高大位移角下SUCFST柱的单圈耗能量;增大轴压比对SUCFST柱的变形性能存在不利影响.     

基于热传导理论的钢管混凝土拱肋界面脱空的定性识别

针对钢管混凝土拱肋的界面脱空损伤对拱桥承载力的影响,以及现有检测方法的不足,提出了一种新的钢管混凝土界面脱空的无损检测方法。该方法以外壁分布式测温为基础,利用钢管、混凝土、空气三种材料的温度特性的不同确定脱空是否存在及脱空的位置．通过数值模拟与试验结果的互相对比,验证该方法的有效性与可行性．     

钢管混凝土侧向冲击荷载下的变形分析及简化计算

通过落锤冲击试验及模拟仿真对简支钢管混凝土在冲击荷载下的跨中挠度进行了试验分析,得出了在不同冲击能量下的挠度曲线,并与ANSYS/LS-DYNA的数值模拟结果进行了比较;并应用试验结果及模拟数据得出了跨中挠度随约束效应系数和冲击能量的变化关系曲线;通过塑性和回归分析得出了在冲击荷载下的简支梁跨中挠度计算实用公式,这些结果对研究钢管混凝土其它性能及在实际防震减灾中的应用有重要参考价值。     

内配螺旋箍筋方钢管高强混凝土柱的轴压试验

为研究内配螺旋箍筋方钢管高强混凝土柱的轴压性能,对内填混凝土强度为112 MPa的3个内配螺旋箍筋方钢管混凝土(SCCFST)试件和1个方钢管混凝土(CFST)试件进行单调轴压加载,试验参数为螺旋箍筋的体积配箍率和屈服强度.结果表明:相较于CFST试件,SCCFST试件的轴压承载力基本没有提高,但峰值后性能有明显改善;每一次螺旋筋的断裂会导致SCCFST试件承载力显著下降;SCCFST柱承载力实测值与CFST柱承载力计算值的吻合程度较好.     

钢管混凝土结构在桥梁工程中的应用

介绍了钢—混凝土组合结构的概念及分类,论述了钢管混凝土结构的特点,并重点阐述了钢管混凝土结构在桥梁工程中的应用。