發(fā)布時(shí)間：2020-05-06 08:07

【摘要】：鋼管混凝土、鋼管約束混凝土因具有承載力高、抗震性能好、施工方便、抗火性能優(yōu)越等優(yōu)勢(shì)在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用,近年來(lái),隨著其應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬,鋼管所接觸到的外部環(huán)境變得越來(lái)越復(fù)雜,結(jié)構(gòu)的腐蝕問題變得愈發(fā)嚴(yán)重,現(xiàn)有的防腐處理措施也存在著維護(hù)成本高、工作量大、施工操作難度高等諸多問題。為了解決結(jié)構(gòu)的腐蝕問題,降低結(jié)構(gòu)防腐措施的難度,同時(shí)保持結(jié)構(gòu)優(yōu)越的力學(xué)性能,本文提出了一種在鍍鋅波紋鋼管內(nèi)填充混凝土并配置型鋼的新型組合構(gòu)件,稱之為波紋鋼管型鋼混凝土。鍍鋅波紋鋼管與外部環(huán)境直接接觸,在鍍鋅層的保護(hù)下,構(gòu)件具有良好的防腐能力,同時(shí)波紋鋼管還能對(duì)內(nèi)部核心混凝土和型材提供足夠的約束作用,使得構(gòu)件具有良好的力學(xué)性能。本文對(duì)波紋鋼管型鋼混凝土短柱的軸壓力學(xué)性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究和有限元分析,具體內(nèi)容包括:(1)完成了9根軸壓短柱的試驗(yàn),包括1根型鋼混凝土短柱、1根鋼管約束型鋼混凝土短柱、1根波紋鋼管約束型鋼混凝土短柱(端部切縫)、2根波紋鋼管型鋼混凝土短柱、2根由型鋼和混凝土簡(jiǎn)單疊加的短柱(無(wú)鋼筋籠)、2根配有鋼筋籠的鋼管約束型鋼混凝土短柱。試驗(yàn)中觀察了各類構(gòu)件的破壞模式,測(cè)量了各類構(gòu)件在軸壓荷載作用下的整體變形以及外部鋼管的應(yīng)變變化,通過彈塑性應(yīng)力分析對(duì)普通鋼管和波紋鋼管應(yīng)力沿高度的分布規(guī)律進(jìn)行了探討。結(jié)果表明:波紋鋼管型鋼混凝土具有優(yōu)異的軸壓力學(xué)性能,波紋鋼管能為內(nèi)部核心混凝土和型材提供足夠的約束作用,幾乎不傳遞縱向荷載,且其應(yīng)力沿柱高方向呈余弦分布。(2)采用有限元軟件建立了波紋鋼管型鋼混凝土軸壓短柱的有限元模型,通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行了驗(yàn)證,基于所建立的有限元模型討論了波紋鋼管和混凝土之間的粘結(jié)作用,驗(yàn)證了波紋鋼管的應(yīng)力分布規(guī)律,分析了波紋形式、摩擦系數(shù)、螺旋角等參數(shù)對(duì)構(gòu)件軸壓力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:波紋鋼管與內(nèi)部混凝土咬合緊密,改變摩擦系數(shù)對(duì)構(gòu)件無(wú)影響,常用波紋鋼管的螺旋角影響可以忽略不計(jì),波紋鋼管的波高和波距比值宜為0.2。(3)基于所建立的有限元模型,對(duì)混凝土強(qiáng)度、波紋鋼管鋼材屈服強(qiáng)度、波紋鋼管徑厚比、型鋼含鋼率等影響構(gòu)件軸壓承載力的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了分析。在探討相似構(gòu)件軸壓承載力計(jì)算方法的基礎(chǔ)上提出了波紋鋼管型鋼混凝土短柱的軸壓承載力計(jì)算方法,并基于有限元算例對(duì)公式進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果表明:所提出的波紋鋼管型鋼混凝土軸壓承載力計(jì)算公式與有限元算例吻合良好。
【圖文】：

屢見不鮮[28]。尤其是長(zhǎng)期處于復(fù)雜、潮濕、腐蝕環(huán)境中的橋梁結(jié)構(gòu)、風(fēng)機(jī)或電機(jī)塔架、海洋結(jié)構(gòu)等，如果沒有采取相應(yīng)的防護(hù)措施，結(jié)構(gòu)很容易產(chǎn)生各種類型的銹蝕，使結(jié)構(gòu)在達(dá)到設(shè)計(jì)使用壽命之前就已失效[29]�，F(xiàn)有的防護(hù)措施也存在著諸多問題，例如傳統(tǒng)的防腐涂料容易脫落、新型高分子材料成本高昂，戶外防護(hù)施工操作困難等（圖 1-2 所示）。隨著結(jié)構(gòu)所接觸到的外部環(huán)境變得越來(lái)越復(fù)雜，如工業(yè)環(huán)境、鄰海水域、鹽漬環(huán)境等，如何解決暴露在腐蝕環(huán)境中的建筑結(jié)構(gòu)耐久性問題至關(guān)重要。（a）鋼筋混凝土柱墩腐蝕

- 2 -（a）防腐涂料易剝落 （b）新型防腐材料貴 （c）施工工作量大 （d）高空作業(yè)難圖 1-2 現(xiàn)有防腐措施存在的不足鋼材成本高昂，考慮到建筑結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性，需盡可能降低鋼材用量，這樣就需要減小鋼管的厚度，，形成薄壁鋼管結(jié)構(gòu)，但薄壁鋼管由于局部剛度過低，極易發(fā)生局部屈曲，使得鋼管過早退出工作并喪失對(duì)核心混凝土的緊箍力，鋼材的強(qiáng)度得不
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(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

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本文編號(hào)：2650950