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)勢而迅速發(fā)展并廣泛應用起來。隨著應用的增長，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(gòu)件試驗的理論分析。主要研究了方鋼管混凝土構(gòu)件粘結(jié)滑移機理機理及其基本性能。
　　 本文對14根方鋼管混凝土構(gòu)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(jié)性破壞過程中的應變分布規(guī)律；運用改進型“內(nèi)置式滑移傳感器”，對結(jié)構(gòu)內(nèi)部粘結(jié)滑移量的分布規(guī)律進行了追蹤測試，得到了構(gòu)件荷載滑移P-S曲線及其特征；通過對粘結(jié)應力與內(nèi)部滑移之間的變化關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)學方法，對推出試件平均粘結(jié)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(jié)滑移機理，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(jié)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(jié)強度統(tǒng)計回歸公式，并依此對試驗結(jié)果進行了誤差估計及評估分析。類比分析了國內(nèi)相關試驗研究及成果，應用本文建立的粘結(jié)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(jié)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(jié)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(nèi)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(jié)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(jié)

5、應力和內(nèi)部滑移測量記錄結(jié)果，得出各截面的局部粘結(jié)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(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)關系的一般規(guī)律。
　　 采用極限平衡法對方鋼管混凝土構(gòu)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(cè)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(jié)作用下鋼管內(nèi)分配情況的分析和總結(jié)，分別得到了各級荷載作用下混凝土相對內(nèi)力與相對長度方向的分布規(guī)律、鋼管及核心混凝土內(nèi)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(nèi)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(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、界傳遞長度值Lcr p和相對臨界傳遞升序 Lcr 6IB。對構(gòu)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(jié)錨固設計建議。結(jié)合鋼管混凝士粘結(jié)滑移性能分析，對構(gòu)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