【摘要】：鋼管混凝土結(jié)構(gòu)以其優(yōu)良承載力、塑性和韌性、方便的施工操作以及較高的經(jīng)濟(jì)效益等優(yōu)勢(shì)成為工程實(shí)踐中一種重要的工程結(jié)構(gòu)。普通的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)可以較好的發(fā)揮鋼管和混凝土兩種材料的優(yōu)勢(shì),但鋼管的約束作用一般要到核心混凝土受壓、橫向變形明顯、發(fā)生豎向開(kāi)裂時(shí)方能發(fā)揮。核心混凝土初始預(yù)壓應(yīng)力的存在可使鋼管更早地參與橫向約束,使得核心混凝土全過(guò)程均處于三向受壓狀態(tài),可推遲其開(kāi)裂,有效延長(zhǎng)混凝土的彈性狀態(tài),因此核心混凝土預(yù)壓應(yīng)力的施加方法及預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的性能也越來(lái)越受到重視。本文通過(guò)試驗(yàn)和理論分析,提出了幾種對(duì)核心混凝土施加預(yù)壓應(yīng)力的方法,主要研究在核心混凝土內(nèi)摻加鋁粉,利用鋁粉發(fā)泡產(chǎn)生體積膨脹來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)壓應(yīng)力的施加,在混凝土初凝之前就產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力并永久保留,從而改善鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能。本文主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)設(shè)計(jì)了一種核心混凝土施加預(yù)壓應(yīng)力的方式--螺絲旋進(jìn)法。通過(guò)鋼管表面開(kāi)設(shè)螺紋孔,將螺絲旋進(jìn)鋼管內(nèi),擠壓內(nèi)部尚未初凝的混凝土實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力施加;用水代替混凝土灌入鋼管內(nèi),進(jìn)行螺絲加壓預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的可行性試驗(yàn)研究,通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果與理論分析的對(duì)比,驗(yàn)證了螺絲加壓預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土整套裝置的可行性和可靠性,但此種預(yù)應(yīng)力施加方式對(duì)裝置的密封性具有較高的要求。(2)探究了鋁粉加氣混凝土的工藝過(guò)程,并對(duì)加氣混凝土材料性能進(jìn)行試驗(yàn)研究,包括強(qiáng)度、膨脹率等參數(shù),通過(guò)試驗(yàn)分析提出了合適的水灰比與鋁粉摻量。在滿足膨脹率與材料強(qiáng)度的條件下,采用2%的鋁粉摻量(占水泥的用量)能保證混凝土有20%的膨脹率且強(qiáng)度下降控制在24%以內(nèi)。(3)開(kāi)展了4根鋁粉加氣鋼管混凝土短柱的自應(yīng)力試驗(yàn)。自應(yīng)力值在鋁粉反應(yīng)的前40min內(nèi)呈現(xiàn)增長(zhǎng),混凝土初凝完成后預(yù)應(yīng)力即施加完畢,自應(yīng)力值最大可達(dá)4.23MPa;進(jìn)一步研究了自應(yīng)力鋼管混凝土的預(yù)應(yīng)力損失變化情況,結(jié)果表明:正常養(yǎng)護(hù)條件下,施加的預(yù)應(yīng)力值可靠穩(wěn)定,預(yù)應(yīng)力長(zhǎng)期損失控制在8%以內(nèi),驗(yàn)證了整套裝置及工藝流程的可行性。(4)開(kāi)展了4根鋁粉加氣自應(yīng)力鋼管混凝土和2根普通鋼管混凝土柱的軸心受壓對(duì)比試驗(yàn),研究了不同預(yù)應(yīng)力水平下鋼管混凝土短柱力學(xué)性能。結(jié)果表明:初始預(yù)應(yīng)力的存在可改善鋼管混凝土軸壓性能,與普通鋼管混凝土柱相比,預(yù)應(yīng)力試件彈性階段的最大荷載最高可達(dá)極限承載力的88%,極限承載力提升15%左右。(5)對(duì)比了幾種預(yù)應(yīng)力施加工藝的優(yōu)劣性,得出了不同的預(yù)應(yīng)力施加方式的適用性。螺絲旋進(jìn)法與鋁粉加氣產(chǎn)生的混凝土體積膨脹,兩種施加預(yù)應(yīng)力方式產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失小,外接高壓泵施加方法可與現(xiàn)代施工工藝相結(jié)合,可操作性強(qiáng)。(6)使用數(shù)值模擬軟件建立了預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土柱的軸壓試驗(yàn)?zāi)Ｐ?模擬了施加預(yù)應(yīng)力及試件軸壓的全過(guò)程,軟件分析結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好,較為深入的揭示了預(yù)應(yīng)力混凝土軸壓工作機(jī)理。
【圖文】：

圖 2-4 試件實(shí)物圖Figure 2-4 Specimen drawings，不僅因?yàn)樗囼?yàn)方便操作，可多次重復(fù)螺栓桿的旋擰施加壓力的效果比較明顯，，與施壓方法的可行性。部對(duì)稱粘貼4個(gè)應(yīng)變花（如圖2-1所示），栓桿纏上生膠帶和麻繩，麻繩遇水膨脹可的情況，并在螺栓桿上標(biāo)注好尺寸。蘭盤(pán)預(yù)留的孔洞焊接螺紋，連接水壓表，一旦與水接觸就會(huì)顯示鋼管內(nèi)部水壓，通表數(shù)據(jù)相吻合，對(duì)于此次試驗(yàn)設(shè)計(jì)又多了

圖 2-5 水壓試驗(yàn)Figure 2-5 Water pressure test旋進(jìn)法加壓試驗(yàn)分析（Pressure Test Analysi論分析進(jìn)鋼管之后，不斷擠壓內(nèi)部混凝土的體積，即完成預(yù)應(yīng)力部材料緊密貼合，忽略鋼管的厚度，鋼管采用平面本構(gòu)模型收集到的應(yīng)變片數(shù)據(jù)分析： zshsszhszsshEE 2211h 、z ---鋼管環(huán)向應(yīng)力、縱向應(yīng)力； Es---鋼管彈h 、z ---鋼管環(huán)向應(yīng)變、縱向應(yīng)變；s ---鋼管
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU398.9

【參考文獻(xiàn)】

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4 張雨笛;何峰;戚昊;曾嘉涼;桂V蒝

本文編號(hào)：2634034