脱空钢管混凝土受弯力学试验研究

作     者：何娇阳 

作者单位：西南石油大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王作文

授予年度：2017年

学科分类：08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：钢管混凝土 脱空 受弯 试验研究 有限元 组合弹性模量 

摘      要：钢管混凝土因有强度高、重量轻、抗震性能突出、塑性和延性性能优异、施工方便快捷等优点,所以被广泛应用于房屋建筑和桥梁建设当中。钢管混凝土拱桥中主拱的T型节点是其关键位置,但主拱灌注的不密实、灌注完成后的混凝土收缩、成桥后的车辆疲劳荷载等都易引起钢管混凝土的脱空,严重影响了桥梁的安全性、耐久性和结构的稳定性。为此,本文通过试验方法研究了不同程度脱空对钢管混凝土受弯受力性能的影响,确保钢管混凝土结构的安全性。本文首先进行了脱空钢管混凝土受弯模型试验,针对10根受弯试件试验结果,分析脱空对试件的荷载 挠度曲线、荷载—应变曲线、荷载—滑移曲线、核心混凝土受力性能等的影响,研究主管不同脱空程度对钢管混凝土的抗弯变形能力、承载力、应力应变分布等的变化规律。再通过有限元软件ABAQUS分别计算空钢管、钢管混凝土、脱空钢管混凝土的极限承载力以及其对应的荷载-挠度曲线,讨论了核心混凝土是否滑移对结果的影响,并分别建立了滑移模型与无滑移模型,得到在弹性阶段试件几乎不产生滑移或滑移量很小可以忽略的结果,并与试验结果进行对比,发现计算结果与试验结果吻合良好。利用等效截面法对脱空钢管混凝土的两个重要参数——抗弯承载力和组合弹性模量进行了具体分体,通过与已有结果进行对比,发现承载力计算结果误差在10%以内;给出了 5mm、15mm、25mm的脱空钢管混凝土相对于无脱空的钢管混凝土的抗弯刚度折减系数;总结了脱空钢管混凝土受弯过程中的力学性能,并提出了脱空钢管混凝土受弯的实用计算方法。本文对不同程度脱空的钢管混凝土受弯构件进行了系统的研究,并给出了相关的设计意见和建议,对脱空钢管混凝土受弯的理论研究有着重要的意义,也为工程设计和应用奠定了基础。