【摘要】：鋼管混凝土桁架梁式結(jié)構(gòu)是一種新型組合結(jié)構(gòu),其具有承載力高、剛度大、自重輕、跨越能力強(qiáng),施工方便,節(jié)省水泥與混凝土用量等系列優(yōu)點(diǎn),技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)明顯,應(yīng)用前景廣闊。在該結(jié)構(gòu)體系中,弦桿主要處于壓彎與拉彎等復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài),對(duì)核心混凝土力學(xué)性能要求較高。鋼纖維能顯著提高混凝土抗彎拉強(qiáng)度,以鋼纖維增強(qiáng)自密實(shí)微膨脹混凝土填充其弦桿,能充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)整體力學(xué)性能優(yōu)勢(shì)。本文在交通部科研項(xiàng)目“中等跨度鋼管混凝土桁架連續(xù)梁橋成套技術(shù)研究”(2009318000105)資助下,以世界首座全管桁結(jié)構(gòu)連續(xù)梁橋——干海子大橋工程為依托,研究了鋼纖維微膨脹鋼管混凝土組成、結(jié)構(gòu)與性能及其拉彎力學(xué)行為,研究成果在依托工程進(jìn)行了應(yīng)用。具體研究工作與主要結(jié)論如下： 提出了鋼纖維微膨脹鋼管混凝土的設(shè)計(jì)與制備方法,研究了膨脹劑與鋼纖維復(fù)合對(duì)混凝土工作性能與力學(xué)性能的影響,探明了鋼管密閉條件下鋼纖維微膨脹混凝土的體積變形規(guī)律；研究鋼纖維微膨脹鋼管混凝土的抗凍技術(shù)措施,探明了鋼管約束對(duì)鋼纖維微膨脹混凝土抗凍性增強(qiáng)機(jī)理。制備出滿足干海子大橋主梁弦桿力學(xué)性能與施工要求的C60鋼纖維微膨脹自密實(shí)鋼管混凝土,檢測(cè)結(jié)果表明管內(nèi)混凝土密實(shí)填充,結(jié)構(gòu)服役狀態(tài)良好。 基于推出試驗(yàn),對(duì)鋼纖維微膨脹鋼管混凝土荷載-滑移關(guān)系曲線進(jìn)行了全過(guò)程分析,探討了核心混凝土與管壁的界面粘結(jié)力退化模式,研究了含鋼率、界面粘結(jié)長(zhǎng)度與混凝土中鋼纖維摻量對(duì)其界面粘結(jié)強(qiáng)度影響規(guī)律,提出了其界面粘結(jié)強(qiáng)度計(jì)算方法。研究表明：鋼纖維限制混凝土膨脹變形,降低界面粘結(jié)強(qiáng)度,但較相同強(qiáng)度等級(jí)無(wú)自應(yīng)力的普通鋼管混凝土界面粘結(jié)強(qiáng)度約提高1-3倍；含鋼率是界面粘結(jié)強(qiáng)度主要影響因素,含鋼率越高,約束作用越強(qiáng),界面粘結(jié)強(qiáng)度越高；界面長(zhǎng)度對(duì)界面粘結(jié)強(qiáng)度影響不明顯。 研究了含鋼率、核心混凝土中鋼纖維摻量等對(duì)鋼纖維微膨脹鋼管混凝土軸拉承載力、變形形態(tài)與破壞特征影響規(guī)律,分析了鋼管混凝土與空鋼管軸拉力學(xué)性能差異。結(jié)果表明：混凝土的填充有效阻止了鋼管徑向收縮,截面徑向剛度顯著增強(qiáng),軸拉承載力較空鋼管約提高15%-37%,且含鋼率越低,提高幅度越大；鋼纖維阻止核心混凝土裂縫延伸與擴(kuò)展,減少貫通縫的形成,混凝土對(duì)鋼管的約束增強(qiáng)；鋼纖維微膨脹鋼管混凝土構(gòu)件初裂荷載與屈服荷載均隨鋼纖維摻量增加而提高,初裂荷載提高幅度較大,而屈服荷載提高幅度較小。提出了鋼纖維微膨脹鋼管混凝土軸拉承載力計(jì)算方法,計(jì)算值與試驗(yàn)結(jié)果基本吻合。 研究了含鋼率與核心混凝土中鋼纖維摻量等對(duì)鋼纖維微膨脹鋼管混凝土受彎承載力、變形形態(tài)、應(yīng)變分布與破壞特征的影響規(guī)律。結(jié)果表明：混凝土的填充使構(gòu)件破壞模式由鋼管受壓區(qū)塑性失效轉(zhuǎn)變?yōu)楣那茐?承載力較空鋼管構(gòu)件提高約80%～290%,且含鋼率越低提高幅度越大；鋼管混凝土構(gòu)件受壓區(qū)應(yīng)力集中較空鋼管構(gòu)件明顯改善,截面變形基本符合平截面假定。核心混凝土中摻加鋼纖維后,整體工作性能增強(qiáng),屈服荷載隨鋼纖維摻量增加而提高。推導(dǎo)了鋼纖維微膨脹鋼管混凝土抗彎承載力計(jì)算公式,計(jì)算值與試驗(yàn)結(jié)果較好吻合。本文提出的鋼管混凝土軸拉與抗彎承載力計(jì)算公式可為鋼管混凝土桁架梁式結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。 研究了鋼管桁架梁弦管灌注鋼纖維微膨脹混凝土對(duì)結(jié)構(gòu)抗彎承載力、撓度變形、應(yīng)變分布與破壞模式的影響規(guī)律。研究表明：鋼管桁架梁弦管灌注混凝土后,弦桿截面應(yīng)變分布均勻,結(jié)構(gòu)整體抗彎工作性能增強(qiáng),抗彎剛度與承載力顯著提高�？珍摴荑旒苤饕蚬�(jié)點(diǎn)處弦管塑性失效而破壞,結(jié)構(gòu)整體彎曲變形較小。弦管灌注混凝土后,弦管含鋼率高、支主管壁厚比較小,結(jié)構(gòu)主要因腹桿屈曲而失效,整體彎曲變形明顯；弦管含鋼率低、支主管壁厚比較大,結(jié)構(gòu)主要因下弦節(jié)點(diǎn)處弦管發(fā)生沖剪破壞而失效,結(jié)構(gòu)整體彎曲變形較��；桁架梁抗彎承載力仍由節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度控制。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TU398.9

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 鐘善桐,何若全;鋼管混凝土軸心受壓長(zhǎng)柱承載力的研究[J];哈爾濱建筑大學(xué)學(xué)報(bào);1983年01期

2 韓林海;鋼管混凝土軸心受壓柱耐火極限的理論計(jì)算[J];哈爾濱建筑大學(xué)學(xué)報(bào);1998年01期

3 楊春,蔡健,張學(xué)文,吳軼,謝曉鋒;勁性鋼管混凝土組合柱軸壓性能試驗(yàn)研究[J];東南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2002年05期

4 王雙劍,王元豐;FRP約束混凝土與鋼管混凝土構(gòu)件性能比較[J];建筑技術(shù);2004年11期

5 馬淑芳;趙均海;魏雪英;;鋼管混凝土偏心受壓承載力的試驗(yàn)及理論研究[J];工業(yè)建筑;2006年10期

6 陳麟,張素梅,陳洪濤;鋼管混凝土空間框架的剛度分析[J];哈爾濱建筑大學(xué)學(xué)報(bào);2001年02期

7 陳洪濤,鐘善桐,張素梅;各種截面鋼管混凝土軸壓短柱基本性能連續(xù)性的理論研究[J];工業(yè)建筑;2004年08期

8 繆巍;;配筋鋼管混凝土短柱軸心承載力試驗(yàn)研究[J];山西建筑;2010年05期

9 侯志偉;;大跨度拱橋中鋼管混凝土應(yīng)用的探討[J];黑龍江交通科技;2011年09期

10 譚克鋒;;鋼管高強(qiáng)混凝土承載能力計(jì)算公式適用性分析[J];西南科技大學(xué)學(xué)報(bào);2006年02期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 趙茁躍;;水泥廠窯尾高層鋼管混凝土塔架結(jié)構(gòu)的研究及應(yīng)用[A];第三屆全國(guó)水泥企業(yè)總工程師論壇暨全國(guó)水泥企業(yè)總工程師聯(lián)合會(huì)年會(huì)文集[C];2010年

2 崔來(lái)奇;徐亞豐;;長(zhǎng)細(xì)比對(duì)軸壓T形鋼管混凝土芯柱受力性能影響的研究[A];創(chuàng)新沈陽(yáng)文集（A）[C];2009年

3 傅毅;徐亞豐;趙鑫;;不同偏心率十字形鋼管混凝土芯柱耐火極限分析[A];科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展（A卷）——第七屆沈陽(yáng)科學(xué)學(xué)術(shù)年會(huì)暨渾南高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇文集[C];2010年

4 曹萬(wàn)林;董宏英;張建偉;王立長(zhǎng);;鋼管混凝土疊合柱組合核心筒抗震性能試驗(yàn)研究與應(yīng)用[A];第八屆全國(guó)地震工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（Ⅱ）[C];2010年

5 李成玉;趙峰;郭耀杰;;鋼管混凝土外加強(qiáng)環(huán)節(jié)點(diǎn)環(huán)板應(yīng)力分布規(guī)律分析[A];鋼結(jié)構(gòu)工程研究⑧——中國(guó)鋼協(xié)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與疲勞分會(huì)第12屆（ASSF-2010）學(xué)術(shù)交流會(huì)暨教學(xué)研討會(huì)論文集[C];2010年

6 黃成;楊偉;;CFRP-鋼管混凝土軸心受壓柱的力學(xué)性能研究概況[A];土木建筑學(xué)術(shù)文庫(kù)(第15卷)[C];2011年

7 林嘉陽(yáng);陳寶春;;鋼管混凝土(單圓管)肋拱空間雙重非線性有限元分析[A];中國(guó)公路學(xué)會(huì)橋梁和結(jié)構(gòu)工程學(xué)會(huì)2003年全國(guó)橋梁學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2003年

8 趙均海;顧強(qiáng);馬淑芳;;鋼管混凝土偏心受壓承載力的試驗(yàn)及理論研究[A];第十屆全國(guó)結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集第Ⅱ卷[C];2001年

9 張大煦;王春潮;馬偉陽(yáng);唐小陽(yáng);何晶;;超聲波檢測(cè)中小直徑鋼管混凝土的方法及分析[A];第四屆全國(guó)現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2004年

10 蔡清香;馮鵬程;楊耀銓;李莉;易蓓;;廣西六景郁江大橋——鋼管混凝土中承式拱橋設(shè)計(jì)[A];中國(guó)公路學(xué)會(huì)橋梁和結(jié)構(gòu)工程學(xué)會(huì)一九九九年橋梁學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集[C];1999年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司 趙茁躍;窯尾高層鋼管混凝土塔架結(jié)構(gòu)的研究及應(yīng)用(上)[N];中國(guó)建材報(bào);2011年

2 記者　 葉敏 通訊員　 李新平;全省懸挑最大的下承式系桿拱橋在云和建成[N];麗水日?qǐng)?bào);2006年

3 康樂(lè)邋龐曙光;無(wú)錫華清路大橋獲國(guó)家級(jí)工法[N];中國(guó)交通報(bào);2008年

4 材文;水泥廠窯尾高層鋼管混凝土塔架結(jié)構(gòu)研究成果通過(guò)鑒定[N];中國(guó)建材報(bào);2009年

5 郎軍;宜萬(wàn)鐵路施工用上混凝土新技術(shù)[N];科技日?qǐng)?bào);2007年

6 孫振平 蔣正武 金慧忠 王玉吉 張冠倫 劉樸 王匯文 朱文獻(xiàn) 張娟;聚羧酸系減水劑在鋼管混凝土橋拱施工中的應(yīng)用[N];中國(guó)建材報(bào);2006年

7 ;中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)之現(xiàn)狀[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2007年

8 記者　 鄢琦　通訊員　 倪立 徐建民;小小帶纜樁 解決大難題[N];中國(guó)水運(yùn)報(bào);2007年

9 本報(bào)記者 湯璇邋通訊員 徐文 陳鑫輝;集29項(xiàng)新技術(shù)于一身的廣東電信廣場(chǎng)[N];廣東建設(shè)報(bào);2008年

10 ;復(fù)興大橋[N];中華建筑報(bào);2010年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 周孝軍;鋼纖維微膨脹鋼管混凝土拉彎力學(xué)行為研究[D];武漢理工大學(xué);2013年

2 王二磊;圓端形鋼管混凝土受壓力學(xué)性能與可靠度研究[D];武漢理工大學(xué);2012年

3 周淑芬;鋼管混凝土橋墩在長(zhǎng)聯(lián)矮墩連續(xù)剛構(gòu)橋中的應(yīng)用與研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2012年

4 孫潮;鋼管混凝土格構(gòu)柱與桁拱軸力彎矩相關(guān)曲線研究[D];福州大學(xué);2009年

5 徐騰飛;鋼管混凝土非線性穩(wěn)定承載能力與可靠度研究[D];西南交通大學(xué);2010年

6 何珊瑚;三肢鋼管混凝土弦桿—鋼管腹桿桁架抗彎力學(xué)性能研究[D];清華大學(xué);2012年

7 彭斌;異形截面多腔鋼管混凝土巨型柱框架抗震試驗(yàn)與理論研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2012年

8 謝建雄;大尺寸雙肢圓端型鋼管混凝土斜拉橋設(shè)計(jì)與施工關(guān)鍵技術(shù)研究[D];武漢理工大學(xué);2011年

9 任鳳鳴;鋼管混凝土框架—核心筒減震結(jié)構(gòu)的抗震性能研究[D];廣州大學(xué);2012年

10 廖彥波;鋼管混凝土格構(gòu)柱軸壓性能的試驗(yàn)研究與分析[D];清華大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 郭俊峰;鋼管混凝土短斜柱力學(xué)性能研究[D];沈陽(yáng)建筑大學(xué);2011年

2 翟曉春;自預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)技術(shù)研究[D];重慶交通大學(xué);2010年

3 陳輝;軸壓作用下鋼管混凝土矩形柱的組合剛度研究[D];武漢理工大學(xué);2010年

4 朱家榮;自應(yīng)力鋼管混凝土拱橋施工技術(shù)研究[D];重慶交通大學(xué);2010年

5 廖晶;部分填充圓形鋼管混凝土橋墩抗震性能研究[D];沈陽(yáng)建筑大學(xué);2011年

6 江俐敏;鋼管混凝土空間桁架組合梁橋結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[D];武漢理工大學(xué);2011年

7 張鵬鵬;火災(zāi)后鋼管混凝土組合框架力學(xué)性能研究[D];蘭州理工大學(xué);2010年

8 胡宇;鋼管混凝土疊合格構(gòu)柱高墩性能試驗(yàn)研究及非線性分析[D];西南交通大學(xué);2010年

9 周松川;脫空對(duì)鋼管混凝土單圓管拱肋受力影響分析[D];西南交通大學(xué);2010年

10 周毅;鋼管混凝土拱肋極限承載力和穩(wěn)定性的非線性分析[D];西南交通大學(xué);2010年

，

本文編號(hào)：2568026