中国钢管信息港的报道:比较等径三通和异径三通在不同载荷步下相贯区的屈服过程可以发现,内压下所有试样均在纵向平面内的内拐角B处最早出现屈服,随着压力的升高,屈服区向四周扩展,极限压力下都由于相贯线处力在不同载荷下的分布情况。图中横坐标表示1/4相贯线由腹部到三通肩部,纵坐标为Mises当量应力与屈服强度的比。可以看出,在1/4极限载荷下三通整个相贯线仍然处于弹性状态,纵向平面内B点内壁的应力最大,横向平面内的腹部A点处外壁应力大于内壁应力,在距离5点约1/3处内外壁应力相等。随着压力的升高,相贯线的纵向平面内拐角B点首先达到屈服,而这时整个相贯线外壁还处于弹性状态。在3/4极限载荷下,三通肩部内外壁都达到屈服状态形成塑性铰,并且塑性区沿相贯线向腹部扩展,这时腹部的外壁A点处也达到屈服。在极限压力下(0),三通的整个相贯线内外壁都达到屈服并形成了塑性铰,三通已失去继续承载能力,进入了整体屈服状态。
与钢管壁脱粘所受到的影响进行研究。试验研究结果表明,钢管内混凝土存在脱粘时承载力将大幅度下降,纵向应变及挠度增大,且出现异常变化,对结构安全造成很大危害。
请读者向当地邮局及时订阅2002年《铁道建筑》邮发代号:一405定价不变每期3.0元,全年12期36. 0元1前言钢管混凝土柱内的混凝土由于多种原因往往不能很好地与钢管壁粘贴而出现脱粘现象。某些工程虽经二次灌注水泥(砂)校喂注的水泥(砂)浆也还可能由于收缩或灌注不饱满,使钢管和水泥之间仍出现缝隙。在工程实践中,特别是在一些桁架结构的支撑体系和许多框架结构中,杆件的长细比都比较大,从受力分析看,钢管混凝土内部混凝土缺陷对其受力失稳产生的影响会更大、更危险。为此,作者对钢管混凝土中、低长柱,在内部混凝土与钢管脱粘的情况下,其力学性能有何变化,进行试验研究及分析,以求找出变化规律。
2试验与分析参照国内外学者在钢管混凝土长柱的试验研究方法,选择4种中、低长细比(L /D),分别为3、6、8、10.钢管内混凝土脱粘主要考查半周脱粘情况,脱粘缝宽取为1.0mm、20mm、3.0mm、4.0mm,加上无脱粘基准试件,共20组,每组试件为6个。
2.1试验材料6mm,管高分别取为混凝土:江油水泥厂525R普通硅酸盐水泥;5~20mm卵石;中砂,细度模量Mx=27;UEA膨胀剂,掺量11%;广东湛江混凝土外加剂厂FDN-5高效减水剂,掺量1 %,混凝土配制强度为50~55MPa,实测Rls=542MPa混凝土的单轴抗压强度,=0.675 2.2试件制作试件制作时将钢管立放于木板上,管脚缝用环氧树脂封住,混凝土拌合物从钢管上方灌入。设计有脱粘试件时,缝隙由加垫(横断面加工成弯月形)塑料板形成,待混凝土浇注后次日抽出,留下缝隙,用水泥浆找平顶面,在养护室标准养护28d. 2.3试验及其结果钢管混凝土柱试件在标养28d后进行力学性能试验,纵向应变采用粘贴在试件中部钢管表面的应变片测试,钢管混凝土柱侧向挠度分四段三点用千分表测试。试验时试件两端套上钢柱帽,上端设置辊轴,下端为球铰。试验装置如。试验结果见表1. =3)的极限荷载No按下式计算121:面积比率很小,计算中可忽略不计,故A.=n(28/)=53846mm2,As为钢管的横截面面积,As=nX表1试验值与相应计算值试件编号钢管尺寸DX长细比脱粘宽度混凝土填满率破坏荷载实测值PaZkN承载力设计值短柱极限荷载计算强度折减系数实则值实测值计算值表1中9V为考虑长细比的强度折减系数,按下面不同情况获得:表1中钢管混凝土柱承载力设计值Nu按*CECS28:90,中公式计算:设计值:2.试验结果分析从表1看到,当钢管混凝土柱内混凝土饱满密实时,钢管混凝土短柱a/d=3)承载力(表1中之破坏荷载)实测值与计算极限荷载值很接近,仅相差1%.当长细比增大到6、8、10时,钢管混凝土柱实测承载力与相同长细比柱的计算极限荷载相差也很小,强度折减系数实测值与计算值之比分别为0.929、0.979和1.021.而当钢管内混凝土存在脱粘现象时,实测承载力明显下降,从表1看到,G1从混凝土灌注饱满到脱粘1mm再到脱粘4mm,承载力下降了187%至352%,G2同样情况承载力力口,承载力下降幅度快速增大。其中G2、G3、G4柱体在脱粘宽度超过1mm后,实测承载力与设计承载力之比全部降至1.以下,特别是G4柱脱粘4mm后,已低于设计承载力。
中国钢管信息港的报道:由看到,当混凝土与钢管壁脱粘后,钢管混凝土变形出现不连续,荷载一纵向应变曲线出现台阶状,即变形增长而荷载不增加。从G1和G4荷载一柱中点挠度曲线()也可看出同样变化规律,即在某一范围,挠度增大,而荷载不增或减小的现象,并且这种现象也表现出随长细比增大而增大的趋势。
从所测到的钢管混凝土柱在荷载作用下侧向挠度沿柱高度变化曲线可以看到(),侧向挠度随着脱粘宽度的增大而明显增大,并且柱较长时,挠度曲线形态还出现沿柱长不对称的现象,这种现象加剧了柱体局部的变形失稳。
以上几种表现说明钢管混凝土柱内的混凝土脱粘,大大降低了钢管混凝土柱的力学性能,并且长细比和脱粘宽度越大,造成的危害越严重。这时钢管混凝土柱已完全不能满足设计要求,安全性变得很差。
钢管混凝土柱内的混凝土脱粘引起承载力下降,挠度及纵向应变增大,根本问题是由于内部混凝土没有填充密实,导致钢管和混凝土不能很好地共同受力。脱粘较小时,在受力调整后,重新共同作用,危害还比较小。但当脱粘较大时,受力调整后仍不能达到共同作用,从而挠象,柱体偏心扩大,承载力进一步下降,形成恶度及纵向应变的不连续使钢管表面产生凸皱现性循环。
3结论钢管混凝土中、低长柱内混凝土与钢管壁脱粘使柱体承载力急剧下降,当l/d为10时,最大下降幅度达55%承载力已低于*CECS28:0*提出的设计承载力,不能满足设计要求。当脱粘宽度超过2mm(混凝土填充饱满度低于976%)后,几种长细比柱体承载力实测值与设计值之比均已低于1.5.钢管内混凝土脱粘后,钢管混凝土变形出现不连续性,荷载与纵向应变、荷载与柱中点挠度的关系出现类似于屈服的台阶状,且长细比较大时,挠度曲线出现不对称性,钢管和混凝土不能共同受力,导致偏心和失稳的加剧,这是承载力下降的主要原因。
G)试验结果说明钢管内混凝土脱粘严重影响钢管混凝土的使用安全性,是一种非常危险的缺陷,需引起设计、施工和监理者的高度重视。作者认为在钢管内灌注混凝土完毕后有必要对灌注饱满情况进行检测。如有较严重脱粘现象,应采取补救措施。中国钢管信息港的报道