脱空钢管混凝土偏心受压力学性能试验研究

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1、铁道建筑2011年第2期RailwayEngineering117文章编号：1003-1995(2011)02-0l17·05脱空钢管混凝土偏心受压力学性能试验研究刘夏平，唐述，唐春会，宁运琳，刘爱荣(广州大学土木工程学院，广州510006)摘要：本文进行了3O个核心混凝土脱空的钢管混凝土偏心受压构件试验研究，试验参数有脱空率、偏心率、加载模式及构件长细比。试验过程中记录了试件在各级荷载下的纵向、横向变形，以及中截面纵向、横向应变，获得了试件破坏时承受的最大荷载。试验结果表明，核心混凝土脱空降低了钢管混凝土极限承载力，脱空率越大，极限承载力越小；偏心

2、率越大，极限承载力也越小；在脱空一侧加载较之在非脱空一侧加载的极限承载力小；脱空对长柱极限承载力影响比短柱小。关键词：钢管混凝土脱空偏心受压力学性能试验研究中图分类号：TU392．3文献标识码：B由于钢管混凝土具有承载能力高，抗震性能突出，揭示了各参数对钢管混凝土偏心受压力学性能的影响自重轻，施工方便，造价经济等优点，目前已在工程结规律，为进一步开展相关研究提供了科学依据。构中得到了广泛的应用。。根据钢管与混凝土的黏1试验模型设计结状态，钢管混凝土的工作状态可以分为：钢管与核心混凝土径向挤压、径向临界和径向脱空。大量钢管试验设计了30个试件，其中24

3、个短柱试件，6个混凝土拱桥的应用实践表明，钢管混凝土拱肋中钢管长柱试件。脱空形状与范围按断面为弓形的通长缝考与混凝土之间常常出现脱空现象，这是一种危险的虑(见图1)。考虑到实际工程中脱空位置出现的可能病害，往往导致结构变形加大，极限承载能力降低。目性，试验中按图1的A式和B式两种方式加载。前工程界对拱肋混凝土脱空的原因和分类已开展了研钢管采用Q235焊管，外直径为168mm。短柱试究，对核心混凝土脱空后的钢管混凝土力学性能研究件长500mm，长柱试件长1000mm，管内灌浇C50混也取得了一些成果。但研究工作远落后于工程实凝土。试件的套箍指标按《CE

4、CS28：90规程》¨。。计算践的需要，其中对脱空钢管混凝土的试验研究还较少，结果为0=1．195。钢管脱空由加垫钢板形成，钢板待且基本限于轴心受压构件的试验研究。混凝土浇筑5h后抽出，留下断面为弓形的通长脱空偏心受压构件是工程结构的基本构件，准确掌握缝隙。脱空后的偏心受压钢管混凝土柱的力学行为和破坏机采用42．5普通硅酸盐水泥，粒径0．5～2．0em的理，是研究和评估脱空后的钢管混凝土结构力学性能碎石，以及河砂和自来水拌制混凝土(水泥：砂：碎石：的基础。为此，本文首次开展了考虑脱空率(脱空率水=1：1．37：2．54：0．45)，混凝土从钢管顶端灌

5、人，用=(核心混凝土面积一脱空面积)／核心混凝土面积)、振捣棒插入振实，每次填人混凝土层的厚度为25～35偏心率、加载模式及构件长细比等多参数的脱空偏心em，最后用水泥砂浆将柱顶抹平。试件采用自然养受压钢管混凝土柱承载力试验研究，观察了脱空偏心护，管内混凝土强度由同条件成型养护并与试件同龄受压钢管混凝土试件的破坏形态，记录了试件在各级期的150mm×150mm×150mm立方体试验确定。荷载下的纵向、横向变形，以及中截面纵向、环向应变，钢材强度由钢管上切割下来的标准试条经单轴拉获得了试件破坏时承受的最大荷载，分析了核心混凝伸试验给出，屈服强度为330

6、MPa。实测混凝土立方土脱空对偏心受压钢管混凝土力学性能的影响，初步抗压强度为56MPa。2试验装置与试验方法收稿日期：2010—08-25；修回日期：2010．11-12基金项目：国家自然科学基金项目(5097806)；广东省自然科学基金项试验装置见图2。全部试件均在YE．500A液压式目(9151065004000002)；广州市建设科技计划项目(200617)资助。压力试验机上进行加载。荷载通过设于试件两端的刀作者简介：刘夏平(1959一)，女，广西陆川人，副教授。铰和30mlTl厚的加载板传递。为保证钢管与混凝土118铁道建筑共同均匀受力，在

7、试件两端均以20mm厚的端板与钢机油缸送油，并连续记录下位移、应变和荷载读数，直管焊牢。到荷载一位移曲线已明显下降或变形过大，无法继续试验采用分级单调加载。初始阶段，每级为极限加载后停止试验。荷载的1／15～1／12，在总荷载大约超过极限荷载的试件纵向应变的量测采用两种方式，一是采用在50％以后，每级减少为1／25—1／20极限荷载。每级持试件中部纵向黏贴应变片测试，另外采用千分表测试载2～3min。在大约0．8倍极限荷载以后，则采取慢件顶端的变形。试件纵向分四段三点用千分表量测试速连续加载，并连续记录读数，以捕捉极限荷载时的应件的侧向挠度，每测点采

8、用一对相向千分表。试件中变和挠度。当荷载达到最大值时(该荷载定义为极限截面沿环向等距离黏贴8个应变片，应变片