微膨胀钢管混凝土弹塑性变形试验研究

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1、铁道建筑2013年第7期RailwayEngineering133文章编号：1003．1995(2013)07-0133—03微膨胀钢管混凝土弹塑性变形试验研究葛勇，王起才，张戎令，武庆喜，左迪(兰州交通大学土木工程学院，甘肃兰州730070)摘要：通过试验研究膨胀剂对钢管膨胀混凝土承载力及应变的影响，确认膨胀剂能在一定范围内通过补偿收缩提高钢管混凝土的承载力，进而研究膨胀剂不同掺量对钢管混凝土在加载情况下弹塑性变形的影响规律。试验得出：对于钢管混凝土，膨胀剂掺量有一极值，而并非呈线性关系；掺加膨胀剂后钢管混凝土构件提高

2、了韧性，降低了脆性，起到了“增韧减脆”的作用。关键词：钢管混凝土膨胀剂变形中图分类号：TU37；TU392．3文献标识码：ADOI：10．3969／j．issn．1003—1995．2013．07．42钢管混凝土(简称CFST)结构在桥梁上的应用，锡焊焊接，以保证接通良好。试件在标准养护条件下可以同时解决拱桥中混凝土材料的有效应用和施工架28d后进行试验，试验中所采用膨胀剂为UEA型膨设两大难题；且钢管混凝土除具有强度高、重量轻、延胀剂。性好、耐疲劳、耐冲击等优越的力学性能外，还具有省弹塑性变形试验结束后，对试件进行了压

3、坏试验，工省料、架设轻便、施工快速等优越的施工性能。因此试件膨胀剂掺量与承载力试验值详见表1，承载力试近年来，钢管混凝土结构得到了广泛的应用。验布置如图1。钢管混凝土结构是由混凝土填人薄壁钢管内而形表1膨胀剂掺量及承载力成的一种组合结构，其基本原理是借助钢管对核心混凝土的套箍约束作用，使核心混凝土处于三向受压状态，从而使核心混凝土具有更高的抗压强度和更强的塑性变形能力。本文通过在核心混凝土中加入不同量的膨胀剂，研究膨胀剂掺量对钢管混凝土的承载力和弹塑性变形的影响。1试验方法1．1试验布置试验模拟研究钢管混凝土施工过程中膨

4、胀剂掺量对试件承载力和弹塑性变形的影响。试验采用精密万能试验机加载，能够精确控制到10N，试件钢管采用普通Q235焊管，尺寸为40×2．2×500(直径为140mm，壁厚2．2mm，高500mm)，径长比约为0．3，核心混凝土等级为C50，试件浇筑过程中振捣密实。在试件表面贴有纵向和环向的应变片以测量试件各变形阶段下的应变，试件的变形用千分表测量，各元件都采用图1承载力试验布置收稿日期：2013—01．10；修回日期：2013—03—05表1极限承载力为试件破坏时所受力的大小，鼓基金项目：长江学者和创新团队发展计划(IR

5、T1139)；国家自然科学基胀承载力为试件受力后表面钢管刚出现鼓胀时所受力金(51268032)；兰州交通大学学生科技创新基金(DXS2012—的大小，每组试验相同试件都取两件，最后的承载力取034)其平均值。作者简介：葛勇(1988一)，男，甘肃省会宁人，硕士研究生。铁道建筑1．2变形试验加载机制当钢管混凝土的承载力随着膨胀剂掺量的变化而试验过程中分级加载，各级荷载占试件设计承载变化时，钢管表面的应变随着膨胀剂掺量的的改变而力的5％左右，分8次加载完成，总荷载占设计承载力变化，见图4。在一定范围内，膨胀剂的掺量越多，钢

6、的40％左右，确保试件处于弹性变形范围内。加载时管的紧箍效应就越明显，钢管混凝土的承载力就越高，如∞试件两头垫两块10mm厚的方钢板(如图2)，确保钢试件的环向和竖向应力就越小⋯。管和核心混凝土同时均匀受力。3O0250f2I200l5o髫l005001OO200300400500加载力／kN图4试件环向应变曲线图2变形试验布置相比之下当膨胀剂掺量在8％时承载力最高，所每个试件从0开始加载，刚开始记录初始的应变以膨胀剂掺量在8％时试件表面钢管的横向和竖向应和百分表读数，第一次加载到50kN，并持荷5min，待变都是最小的

7、。但是超过这一范围之后，其纵向变形读数稳定后记录该荷载下对应的应变读数和变形读会随着膨胀剂掺量的增加而增大，见图5。数，然后卸载，等仪表读数稳定后记录读数，再加载到跏瑚枷姗瑚㈣o100kN，持荷5min，待读数稳定后记录该荷载下对应fb的应变读数和变形读数，然后卸载，⋯⋯，按照每次在一×前一次基础上多加50kN力的加载机制，每个试件一直加载到400kN。2试验分析100200300400500加载力／kN在上述加载机制作用下，当其他条件一定时，膨胀剂的掺量对于钢管混凝土的承载力的影响体现在发挥图5试件纵向应变曲线了补偿收

8、缩和自应力，增加了核心混凝土与钢管接表2为不同膨胀剂掺量时塑性变形、弹性变形占触的密实度，从而提高钢管混凝土的承载力，即膨胀剂总变形的比例。从表中大体看出，当膨胀剂掺量改变掺量为8％时起到最好的膨胀作用，使核心混凝土的时，钢管混凝土的纵向变形也会变化，并且在重复荷载承载力最高。见图3。作用下，试件的塑性变形变小，而弹