發(fā)布時(shí)間：2018-11-28 20:51

【摘要】：本論文依托國家重大工程項(xiàng)目港珠澳大橋的建設(shè),并在以往有關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上,通過開展大直徑鋼管復(fù)合樁室內(nèi)模型試驗(yàn),對(duì)復(fù)雜受力條件下鋼管復(fù)合樁在考慮管內(nèi)剪力環(huán)、泥皮和防腐涂層存在條件下的工作性能進(jìn)行了深入研究,為鋼管復(fù)合樁設(shè)計(jì)提供試驗(yàn)和理論依據(jù)。本文具體開展的工作如下：1、通過開展9組鋼管復(fù)合樁力學(xué)性能試驗(yàn),對(duì)剪力環(huán)、泥皮和防腐涂層不同組合條件下的鋼管復(fù)合樁受力特性和變形規(guī)律進(jìn)行研究。結(jié)果表明,鋼管復(fù)合樁明顯改善無鋼管鋼筋混凝土樁的承載性能和變形特性。(1)鋼管復(fù)合樁較無鋼管鋼筋混凝土樁具有更好的承載能力。在試驗(yàn)條件下,考慮泥皮、防腐涂層和剪力環(huán)(間距3D)的鋼管復(fù)合樁的承載能力約為無鋼管鋼筋混凝土樁的1.9倍；(2)泥皮和防腐涂層的存在降低了鋼管復(fù)合樁的承載能力和改變了變形特性。試驗(yàn)條件下,泥皮和防腐涂層分別使其抗壓剛度降低了3%,抗彎剛度分別降低了1%和1%～2%,但弱化影響較小且在工程控制精度允許范圍內(nèi)；(3)剪力環(huán)明顯改善了鋼管與核心混凝土的受力特性。在試驗(yàn)條件下,剪力環(huán)間距為1D～3D時(shí),鋼管復(fù)合樁截面變形相繼出現(xiàn)了“倒v”或“m”型分布,表明剪力環(huán)有效地將核心混凝土的應(yīng)力傳遞至鋼管。剪力環(huán)間距為2D(60cm)時(shí),鋼管復(fù)合樁的受力及變形較為合理。2、在對(duì)試驗(yàn)結(jié)果研究的基礎(chǔ)上,對(duì)壓-彎-剪組合受力條件下,鋼管復(fù)合樁在泥皮、防腐層和剪力環(huán)不同組合條件下的協(xié)同工作性能、套箍效應(yīng)、工作機(jī)理和承載性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究。(1)在泥皮、防腐涂層、剪力環(huán)(間距3D)存在條件下,鋼管的約束效應(yīng)使核心混凝土強(qiáng)度顯著提高；(2)鋼管與混凝土的復(fù)合承載能力大于鋼管+核心混凝土樁單獨(dú)承載能力之和。在試驗(yàn)條件下,鋼管套箍效應(yīng)使鋼管復(fù)合樁(帶剪力環(huán)、泥皮、防腐涂層、D/t=100、間距3D的剪力環(huán))承載力較鋼管樁承載力與混凝土樁承載力簡(jiǎn)單之和提高9.8%：(3)采用疊加原理,給出了彈性變形階段鋼管復(fù)合樁的剛度計(jì)算公式,并進(jìn)一步探討了剪力環(huán)間距對(duì)組合剛度的影響規(guī)律。試驗(yàn)條件下,剪力環(huán)增強(qiáng)效應(yīng)與其間距成雙曲線關(guān)系。(4)對(duì)鋼管復(fù)合樁單樁承載力的計(jì)算方法進(jìn)行探討,得出規(guī)范ACI(2005)方法適合于考慮泥皮、防腐涂層、剪力環(huán)共同存在時(shí)按內(nèi)部強(qiáng)度控制標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算鋼管復(fù)合樁極限承載力的結(jié)論。3、通過5組鋼管復(fù)合樁推出試驗(yàn),著重研究了泥皮、防腐涂層和剪力環(huán)對(duì)鋼管復(fù)合樁內(nèi)部粘結(jié)強(qiáng)度的影響規(guī)律、鋼管-核心混凝土界面粘結(jié)機(jī)理和界面粘結(jié)應(yīng)力分布規(guī)律。指出泥皮和防腐涂層的存在使鋼管復(fù)合樁的鋼管與混凝土之間的粘結(jié)減弱,剪力環(huán)的設(shè)置則改善了鋼管與核心混凝土之間的粘結(jié)-滑移性能。(1)在試驗(yàn)范圍內(nèi),壓-彎-剪復(fù)雜荷載條件下,鋼管與核心混凝土之間的粘結(jié)強(qiáng)度為0.242～0.404MPa,粘結(jié)破壞時(shí)相對(duì)滑移量均小于0.2mm；(2)剪力環(huán)(間距2D)使鋼管復(fù)合樁在泥皮、防腐涂層共同存在時(shí)的粘結(jié)強(qiáng)度提高了66.7%,使鋼管與混凝土之間具有可靠的粘結(jié)；(3)對(duì)鋼管與混凝土之間的相對(duì)滑移及界面粘結(jié)應(yīng)力、鋼管應(yīng)力之間的相互關(guān)系的進(jìn)行理論分析,通過假定粘結(jié)應(yīng)力與界面長(zhǎng)度之間的指數(shù)關(guān)系,推導(dǎo)出了界面粘結(jié)應(yīng)力、相對(duì)滑移及鋼管應(yīng)力的解析表達(dá)式,提出了一種新的鋼管復(fù)合樁粘結(jié)-滑移本構(gòu)理論分析模型,并得到試驗(yàn)結(jié)果的驗(yàn)證。4、通過采用有限元軟件ABAQUS對(duì)鋼管復(fù)合樁在壓-彎-剪復(fù)合受力狀態(tài)下的工作性能進(jìn)行更深入的研究。通過選取合理的單元類型,對(duì)剪力環(huán)間距和截面形式、鋼管壁厚等參數(shù)的敏感性進(jìn)行分析。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TU473.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2364224