鋼護筒與鋼筋混凝土柱協(xié)同受力機理及其設(shè)計優(yōu)化技術(shù)研究.pdf

1、鋼護筒與鋼筋混凝土柱作為一種新的結(jié)構(gòu)形式，目前已經(jīng)應(yīng)用于港工結(jié)構(gòu)及橋梁工程中。在鋼護筒內(nèi)澆筑普通鋼筋土與鋼管混凝土中加配縱筋及箍筋原理一樣，但目前對這種新的結(jié)構(gòu)形式研究很少，也沒有系統(tǒng)的規(guī)范。因此本文將對鋼護筒與鋼筋混凝土柱的破壞形態(tài)及其力學(xué)性能展開研究。
　　本文以果園二期樁基為原型，鋼護筒厚度、配筋率、配箍率為變量，進行了6個鋼護筒與鋼筋混凝土短柱結(jié)構(gòu)和2個鋼管混凝土短柱軸壓試驗。試驗結(jié)果表明:鋼護筒與鋼筋混凝土短柱結(jié)構(gòu)中，鋼

2、護筒與箍筋對核心混凝土均有約束作用，且雙重約束效應(yīng)明顯，鋼護筒與箍筋對核心混凝土的約束效應(yīng)可以有效地抑制混凝土裂縫開展，使得鋼護筒較傳統(tǒng)的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)具有更高的承載力、塑性和韌性;在鋼護筒具有足夠的約束效應(yīng)時，鋼護筒、混凝土及縱筋均在試件破壞時達到屈服，材料性能得到充分的利用。
　　基于ABAQUS有限元軟件，同樣以鋼護筒厚度、配筋率、配箍率為參數(shù)，分析了1個普通鋼筋混凝土短柱和9個鋼護筒與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)短柱，同試驗結(jié)果對比驗證

3、了模型的正確性。分析結(jié)果表明，箍筋對混凝土的約束作用對鋼護筒與鋼筋混凝土短柱的的承載力、塑性及延性性能影響顯著，隨著箍筋間距的減小，構(gòu)件的承載力及延性性能有明顯的提高，但箍筋間距在小于140mm后，進一步加密箍筋其承載力及延性性能無明顯改善.
　　基于鋼護筒與鋼筋混凝土短柱的室內(nèi)物理模型試驗和ABAQUS有限元分析，使用剝離分析的方法，分析了鋼護筒與鋼筋混凝土短柱在軸壓下的的內(nèi)力分配規(guī)律。在進入塑性階段后，鋼護筒的縱向軸力呈現(xiàn)下降

4、趨勢，內(nèi)力逐漸向核心混凝土及縱筋轉(zhuǎn)移，在鋼護筒與箍筋的雙向約束作用下，混凝土的性能得到很大單位改善，其組合強度約為混凝土標(biāo)準強度的1.59倍;同時參考鋼管混凝土“統(tǒng)一理論”和“極限平衡理論”，推導(dǎo)了鋼護筒與鋼筋混凝土短柱的壓縮剛度和軸壓極限承載力公式，同試驗結(jié)果對比誤差較小。
　　參考《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程》、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》、《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》、《混凝土工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》等規(guī)范總