脱空对钢管混凝土受力性能的影响
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摘要
钢管混凝土拱桥具有跨越能力大、强度高、重量轻、便于施工等优点,近年来在我国桥梁建设中迅速发展。然而随着钢管混凝土技术在桥梁工程中的应用,此种结构也暴露出了一些问题,钢管与混凝土之间的脱空问题就是人们非常重视的问题。本文以试验的方法研究了脱空对钢管混凝土构件受力性能的影响,主要研究成果如下:
(1)利用3根轴压试件试验结果,分析了脱空对构件极限承载能力、钢管受力性能、核心混凝土受力性能及弹性阶段内轴压刚度的影响。
(2)完成了3根钢管混凝土受弯构件试验,研究了脱空对构件荷载—应变关系、截面弯矩—曲率关系、跨中弯矩—挠度关系、核心混凝土受力性能等的影响。
(3)完成了9根钢管混凝土偏心受压试件试验,研究了脱空对偏心受压构件屈服荷载、极限承载能力、荷载—应变关系以及柱中点位移的影响,同时还研究了脱空对核心混凝土受力性能等的影响。
(4)利用等效截面法求解受弯构件截面在弹性阶段的应力,也计算了偏心受压试件在弹性阶段内的截面应力,试验结果和计算结果吻合较好。
(5)利用已有实测脱空后钢管混凝土构件轴压极限承载能力值,修正了钢管混凝土中考虑脱空后的套箍系数,得到了考虑脱空的轴压极限承载能力公式;然后利用等效截面法,得出了偏心受压构件的极限承载能力公式。
(6)以巫峡长江大桥为工程背景,利用等效截面法和双单元法对此结构进行了稳定性分析,得出一些结论可供参考。
Because of their advantages such as longer span, higher capacity, less weight and being convenient for construction etc , concrete-filled steel tube (CFST) arch bridges develop rapidly in china in the recent years. Along with the increasing of the span, people are more concerned about the gaps in the interface between the core concrete and steel tube.A experimental study was carried out to analyze the influence of the gaps on the behaviors of the specimens.
(1) 3 specimens were axially loaded. Through the results of the experiments, the yield strength , the ultimate strength, the behavior of the core concrete were studied. Besides, the rigidities of the specimens were also reseached.
(2) 3 specimens were curved. The relationships of the load-strain, Moment curvature, load-deformation and the behavior of the core concrete were also studied.
(3) 9 specimens were eccentrically loaded. The influence of gaps on the yield strength, ultimate strength, the deformation and the load-strain relationships were studied. Then, the core concrete’s behavior was also analyzed.
(4) the ultimate strength of all the eccentrically loaded columns was calculated and the divergent values between the theoretical results and the experimental results were less than 10%.
(5) At last,the stability of WuXia Bridge was analyzed by employing ANSYS. Two finite element modal were refered and the results were compared.
(1)利用3根轴压试件试验结果,分析了脱空对构件极限承载能力、钢管受力性能、核心混凝土受力性能及弹性阶段内轴压刚度的影响。
(2)完成了3根钢管混凝土受弯构件试验,研究了脱空对构件荷载—应变关系、截面弯矩—曲率关系、跨中弯矩—挠度关系、核心混凝土受力性能等的影响。
(3)完成了9根钢管混凝土偏心受压试件试验,研究了脱空对偏心受压构件屈服荷载、极限承载能力、荷载—应变关系以及柱中点位移的影响,同时还研究了脱空对核心混凝土受力性能等的影响。
(4)利用等效截面法求解受弯构件截面在弹性阶段的应力,也计算了偏心受压试件在弹性阶段内的截面应力,试验结果和计算结果吻合较好。
(5)利用已有实测脱空后钢管混凝土构件轴压极限承载能力值,修正了钢管混凝土中考虑脱空后的套箍系数,得到了考虑脱空的轴压极限承载能力公式;然后利用等效截面法,得出了偏心受压构件的极限承载能力公式。
(6)以巫峡长江大桥为工程背景,利用等效截面法和双单元法对此结构进行了稳定性分析,得出一些结论可供参考。
Because of their advantages such as longer span, higher capacity, less weight and being convenient for construction etc , concrete-filled steel tube (CFST) arch bridges develop rapidly in china in the recent years. Along with the increasing of the span, people are more concerned about the gaps in the interface between the core concrete and steel tube.A experimental study was carried out to analyze the influence of the gaps on the behaviors of the specimens.
(1) 3 specimens were axially loaded. Through the results of the experiments, the yield strength , the ultimate strength, the behavior of the core concrete were studied. Besides, the rigidities of the specimens were also reseached.
(2) 3 specimens were curved. The relationships of the load-strain, Moment curvature, load-deformation and the behavior of the core concrete were also studied.
(3) 9 specimens were eccentrically loaded. The influence of gaps on the yield strength, ultimate strength, the deformation and the load-strain relationships were studied. Then, the core concrete’s behavior was also analyzed.
(4) the ultimate strength of all the eccentrically loaded columns was calculated and the divergent values between the theoretical results and the experimental results were less than 10%.
(5) At last,the stability of WuXia Bridge was analyzed by employing ANSYS. Two finite element modal were refered and the results were compared.
引文
[1]钟善桐.钢管混凝土结构.北京:清华大学出版社,2003,1-20
[2]陈宝春.钢管混凝土设计与施工.北京:人民交通出版社,1999,1-2
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