發(fā)布時間：2018-03-07 13:36

  本文選題：鋼管混凝土　切入點：熱脫粘　出處：《福州大學》2014年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：鋼管混凝土構(gòu)件在工程結(jié)構(gòu)中得到廣泛應(yīng)用,得益于在鋼管與混凝土的結(jié)構(gòu)性協(xié)同。只有粘結(jié)良好的鋼管混凝土構(gòu)件才能使其優(yōu)越性得到充分發(fā)揮,然而脫粘,尤其是溫度變化導(dǎo)致的熱脫粘,破壞鋼-混界面的粘合狀態(tài),給現(xiàn)有結(jié)構(gòu)帶來不利影響。為研究脫粘及脫粘帶來的影響,有必要知道鋼-混界面的粘結(jié)強度,而相關(guān)文獻對粘結(jié)強度看法不一,也沒有考慮養(yǎng)護條件對其的影響。為此,本研究對鋼管混凝土構(gòu)件熱脫粘相關(guān)問題進行了進一步試驗研究和有限元分析；同時,考慮到鋼管混凝土中混凝土所處密閉條件與自然環(huán)境有所不同,試驗中增加了養(yǎng)護條件這一影響因素。本研究采用兩種試驗方法,開展了鋼與混界面法向粘結(jié)強度的試驗。試驗結(jié)果表明法向粘結(jié)強度值受混凝土強度與養(yǎng)護條件的影響。根據(jù)試驗結(jié)果的統(tǒng)計分析,建立了不同養(yǎng)護條件下法向粘結(jié)強度與混凝土強度關(guān)系的公式。根據(jù)前面得到的粘結(jié)強度,結(jié)合干海子大橋所在地實測的大氣溫度和太陽輻射強度值,研究采用ANSYS軟件分析了實際自然環(huán)境下鋼管混凝土界面的拉應(yīng)力。分析表明在強烈太陽輻射作用下的夏季中午時刻,鋼管混凝土構(gòu)件界面將因拉應(yīng)力大于法向粘結(jié)強度而發(fā)生熱脫粘。研究還進一步分析了處在火災(zāi)環(huán)境下鋼管混凝土構(gòu)件界面的拉應(yīng)力,結(jié)論是在火災(zāi)環(huán)境下鋼管混凝土構(gòu)件必定發(fā)生熱脫粘。本研究基于ANSYS建立了鋼-混界面有限元模型,用于分析部分脫粘的構(gòu)件溫度場。有限元模擬結(jié)果與構(gòu)件實測結(jié)果的對比分析表明,該模型可較準確地模擬發(fā)生脫粘構(gòu)件截面溫度場。參數(shù)分析表明在自然環(huán)境下,隨著脫粘厚度的增大,構(gòu)件截面溫差增大,增大的幅度不大且增大的幅度隨著脫粘厚度的增大呈現(xiàn)減小的趨勢；火災(zāi)高溫環(huán)境下,脫粘厚度對鋼管表面溫度的影響在火災(zāi)作用時間為30-60min時最為明顯,鋼管表面所達到的最高溫度值受脫粘厚度的影響不大,而構(gòu)件內(nèi)填混凝土溫度值隨著脫粘厚度的增大而大為減小,溫度降低的趨勢隨著脫粘厚度的增大而減小。在橋梁工程中,多數(shù)鋼管混凝土拱選擇在夜間低溫時段合攏從而導(dǎo)致構(gòu)件的基準溫度較小,參數(shù)分析表明在這種情況下,熱脫粘更容易發(fā)生。另外,從分析結(jié)果可知選用吸收系數(shù)低的鋼管表面涂層材料和顏色可有效地避免熱脫粘；選擇徑厚比大的鋼管混凝土構(gòu)件也有助于降低界面拉應(yīng)力從而緩解熱脫粘。
[Abstract]:Concrete filled steel tube (CFST) members are widely used in engineering structures, which benefit from the structural cooperation between steel tube and concrete. Only the CFST members with good bond can make the full use of the advantages of CFST members, however, the advantages of CFST members can be brought into full play by debonding. In particular, the thermal debonding caused by the change of temperature destroys the bonding state of the steel-mixed interface and adversely affects the existing structure. In order to study the effect of debonding and debonding, it is necessary to know the bond strength of the steel-mixed interface. However, there are different views on the bond strength in the relevant literature, and the influence of curing conditions on the bond strength is not taken into account. Therefore, further experimental research and finite element analysis are carried out on the thermal debonding of concrete-filled steel tubular (CFST) members. Considering that the confined condition of concrete in concrete-filled steel tube is different from that of natural environment, the influence factor of curing condition is added in the experiment. Two kinds of test methods are used in this study. Tests on normal bond strength between steel and mixing interface have been carried out. The results show that the normal bond strength is affected by the strength and curing conditions of concrete. A formula for the relationship between normal bond strength and concrete strength under different curing conditions is established. According to the bond strength obtained before, combined with the measured values of atmospheric temperature and solar radiation intensity at the site of the Qianhaizi Bridge, The tensile stress of concrete-filled steel tube (CFST) interface in natural environment is analyzed by ANSYS software. The results show that the stress of concrete filled steel tube interface is at noon in summer under strong solar radiation. Thermal debonding occurs at the interface of CFST members because the tensile stress is greater than the normal bond strength. The conclusion is that thermal debonding will occur in concrete filled steel tube members under fire environment. A finite element model of steel-concrete interface is established based on ANSYS. The comparison between the finite element simulation results and the measured results shows that the model can simulate the cross-section temperature field of debonding members more accurately. The parameter analysis shows that in the natural environment, the temperature field of the debonding member can be simulated accurately. With the increase of debonding thickness, the cross-section temperature difference increases, the amplitude of increase is small and the increasing amplitude decreases with the increase of debonding thickness. The effect of debonding thickness on the surface temperature of steel tube is most obvious when the fire time is 30-60 min, and the maximum temperature of steel tube surface is not affected by the thickness of debonding. However, the temperature value of filled concrete decreases with the increase of debonding thickness, and the decreasing trend of temperature decreases with the increase of debonding thickness. Most concrete-filled steel tube arches are closed at low temperature at night, which results in smaller reference temperature. Parameter analysis shows that thermal debonding occurs more easily in this case. From the analysis results, it can be concluded that selecting the coating material and color on the surface of steel tube with low absorption coefficient can effectively avoid thermal debonding, and selecting the steel tube concrete members with large diameter to thickness ratio can also help to reduce the interface tensile stress and thus to ease the thermal debonding.
【學位授予單位】：福州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TU398.9

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本文編號：1579509