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    混凝土脫粘對鋼管混凝土中、低長柱性能的影響

    2019-05-07   來源:   點擊數:0次 選擇視力保護色: 杏仁黃 秋葉褐 胭脂紅 芥末綠 天藍 雪青 灰 銀河白(默認色)   合適字體大小:
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     中國鋼管信息港的報道:比較等徑三通和異徑三通在不同載荷步下相貫區的屈服過程可以發現,內壓下所有試樣均在縱向平面內的內拐角B處最早出現屈服,隨著壓力的升高,屈服區向四周擴展,極限壓力下都由于相貫線處力在不同載荷下的分布情況。圖中橫坐標表示1/4相貫線由腹部到三通肩部,縱坐標為Mises當量應力與屈服強度的比。可以看出,在1/4極限載荷下三通整個相貫線仍然處于彈性狀態,縱向平面內B點內壁的應力最大,橫向平面內的腹部A點處外壁應力大于內壁應力,在距離5點約1/3處內外壁應力相等。隨著壓力的升高,相貫線的縱向平面內拐角B點首先達到屈服,而這時整個相貫線外壁還處于彈性狀態。在3/4極限載荷下,三通肩部內外壁都達到屈服狀態形成塑性鉸,并且塑性區沿相貫線向腹部擴展,這時腹部的外壁A點處也達到屈服。在極限壓力下(0),三通的整個相貫線內外壁都達到屈服并形成了塑性鉸,三通已失去繼續承載能力,進入了整體屈服狀態。
      
      與鋼管壁脫粘所受到的影響進行研究。試驗研究結果表明,鋼管內混凝土存在脫粘時承載力將大幅度下降,縱向應變及撓度增大,且出現異常變化,對結構安全造成很大危害。
      
      請讀者向當地郵局及時訂閱2002年《鐵道建筑》郵發代號:一405定價不變每期3.0元,全年12期36. 0元1前言鋼管混凝土柱內的混凝土由于多種原因往往不能很好地與鋼管壁粘貼而出現脫粘現象。某些工程雖經二次灌注水泥(砂)校喂注的水泥(砂)漿也還可能由于收縮或灌注不飽滿,使鋼管和水泥之間仍出現縫隙。在工程實踐中,特別是在一些桁架結構的支撐體系和許多框架結構中,桿件的長細比都比較大,從受力分析看,鋼管混凝土內部混凝土缺陷對其受力失穩產生的影響會更大、更危險。為此,作者對鋼管混凝土中、低長柱,在內部混凝土與鋼管脫粘的情況下,其力學性能有何變化,進行試驗研究及分析,以求找出變化規律。
      
      2試驗與分析參照國內外學者在鋼管混凝土長柱的試驗研究方法,選擇4種中、低長細比(L /D),分別為3、6、8、10.鋼管內混凝土脫粘主要考查半周脫粘情況,脫粘縫寬取為1.0mm、20mm、3.0mm、4.0mm,加上無脫粘基準試件,共20組,每組試件為6個。
      
      2.1試驗材料6mm,管高分別取為混凝土:江油水泥廠525R普通硅酸鹽水泥;5~20mm卵石;中砂,細度模量Mx=27;UEA膨脹劑,摻量11%;廣東湛江混凝土外加劑廠FDN-5高效減水劑,摻量1 %,混凝土配制強度為50~55MPa,實測Rls=542MPa混凝土的單軸抗壓強度,=0.675 2.2試件制作試件制作時將鋼管立放于木板上,管腳縫用環氧樹脂封住,混凝土拌合物從鋼管上方灌入。設計有脫粘試件時,縫隙由加墊(橫斷面加工成彎月形)塑料板形成,待混凝土澆注后次日抽出,留下縫隙,用水泥漿找平頂面,在養護室標準養護28d. 2.3試驗及其結果鋼管混凝土柱試件在標養28d后進行力學性能試驗,縱向應變采用粘貼在試件中部鋼管表面的應變片測試,鋼管混凝土柱側向撓度分四段三點用千分表測試。試驗時試件兩端套上鋼柱帽,上端設置輥軸,下端為球鉸。試驗裝置如。試驗結果見表1. =3)的極限荷載No按下式計算121:面積比率很小,計算中可忽略不計,故A.=n(28/)=53846mm2,As為鋼管的橫截面面積,As=nX表1試驗值與相應計算值試件編號鋼管尺寸DX長細比脫粘寬度混凝土填滿率破壞荷載實測值PaZkN承載力設計值短柱極限荷載計算強度折減系數實則值實測值計算值表1中9V為考慮長細比的強度折減系數,按下面不同情況獲得:表1中鋼管混凝土柱承載力設計值Nu按*CECS28:90,中公式計算:設計值:2.試驗結果分析從表1看到,當鋼管混凝土柱內混凝土飽滿密實時,鋼管混凝土短柱a/d=3)承載力(表1中之破壞荷載)實測值與計算極限荷載值很接近,僅相差1%.當長細比增大到6、8、10時,鋼管混凝土柱實測承載力與相同長細比柱的計算極限荷載相差也很小,強度折減系數實測值與計算值之比分別為0.929、0.979和1.021.而當鋼管內混凝土存在脫粘現象時,實測承載力明顯下降,從表1看到,G1從混凝土灌注飽滿到脫粘1mm再到脫粘4mm,承載力下降了187%至352%,G2同樣情況承載力力口,承載力下降幅度快速增大。其中G2、G3、G4柱體在脫粘寬度超過1mm后,實測承載力與設計承載力之比全部降至1.以下,特別是G4柱脫粘4mm后,已低于設計承載力。
      
      中國鋼管信息港的報道:由看到,當混凝土與鋼管壁脫粘后,鋼管混凝土變形出現不連續,荷載一縱向應變曲線出現臺階狀,即變形增長而荷載不增加。從G1和G4荷載一柱中點撓度曲線()也可看出同樣變化規律,即在某一范圍,撓度增大,而荷載不增或減小的現象,并且這種現象也表現出隨長細比增大而增大的趨勢。
      
      從所測到的鋼管混凝土柱在荷載作用下側向撓度沿柱高度變化曲線可以看到(),側向撓度隨著脫粘寬度的增大而明顯增大,并且柱較長時,撓度曲線形態還出現沿柱長不對稱的現象,這種現象加劇了柱體局部的變形失穩。
      
      以上幾種表現說明鋼管混凝土柱內的混凝土脫粘,大大降低了鋼管混凝土柱的力學性能,并且長細比和脫粘寬度越大,造成的危害越嚴重。這時鋼管混凝土柱已完全不能滿足設計要求,安全性變得很差。
      
      鋼管混凝土柱內的混凝土脫粘引起承載力下降,撓度及縱向應變增大,根本問題是由于內部混凝土沒有填充密實,導致鋼管和混凝土不能很好地共同受力。脫粘較小時,在受力調整后,重新共同作用,危害還比較小。但當脫粘較大時,受力調整后仍不能達到共同作用,從而撓象,柱體偏心擴大,承載力進一步下降,形成惡度及縱向應變的不連續使鋼管表面產生凸皺現性循環。
      
      3結論鋼管混凝土中、低長柱內混凝土與鋼管壁脫粘使柱體承載力急劇下降,當l/d為10時,最大下降幅度達55%承載力已低于*CECS28:0*提出的設計承載力,不能滿足設計要求。當脫粘寬度超過2mm(混凝土填充飽滿度低于976%)后,幾種長細比柱體承載力實測值與設計值之比均已低于1.5.鋼管內混凝土脫粘后,鋼管混凝土變形出現不連續性,荷載與縱向應變、荷載與柱中點撓度的關系出現類似于屈服的臺階狀,且長細比較大時,撓度曲線出現不對稱性,鋼管和混凝土不能共同受力,導致偏心和失穩的加劇,這是承載力下降的主要原因。
      
      G)試驗結果說明鋼管內混凝土脫粘嚴重影響鋼管混凝土的使用安全性,是一種非常危險的缺陷,需引起設計、施工和監理者的高度重視。作者認為在鋼管內灌注混凝土完畢后有必要對灌注飽滿情況進行檢測。如有較嚴重脫粘現象,應采取補救措施。中國鋼管信息港的報道
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