中国钢管信息港资讯部获悉:相同温度范围内,所用的保温材料应是导热系工,经综合比较,合理选用。
高温介质的管道,经综合经济比较后,可选用复合材料。
国内外保温管的材料及结构3.1国内防腐保温管道常用材料3.1.1防腐层钢管防腐层常用材料有S52―1型聚氨酯型防腐防水漆、煤焦油瓷漆、防锈漆、TO树脂、环氧粉末、环氧树脂类涂料、环氧煤沥青及热沥青等。
保温层地上保温管道多以岩棉、玻璃棉、水泥蛭石、聚氨酯泡沫塑料等为主;埋地保温管道则主要以硬质聚氨酯泡沫塑料为主,输送介质温度较高的保温管道则一般采用在钢管与聚氨酯泡沫之间加夹一层微孔硅酸钙等的复合结构。
中国钢管信息港资讯部获悉:外保护防水层地上敷设管道多采用镀锌铁皮、铝箔玻璃钢等。埋地管道则多为高、低密度聚乙烯包覆层,俗称夹克。近来也有将高、低密度聚乙烯综合起来使用做防护层的,俗称中密度聚乙烯。该种材料既有近似于高密度聚乙烯的强度,同时又具有低密度聚乙烯的韧性,将二者综合后的材料大大延长了材料的耐环境应力开裂时间。埋地保温管道的外防水层也有的使用TO树脂玻璃钢、环氧树脂玻璃钢或改性石油沥青玻璃布等。整改、整修的管道一般采用环氧煤沥青、冷缠胶带、煤焦油瓷漆等防水防腐材料。
1试验概况试验选取工程中常遇到的3种典型节点,即中柱节点、边柱节点及角柱节点,按实际工程1:4缩尺比例制作构件,分别进行竖向静力加载试验。为尽可能与节点实际受力状态相符合,采用了空间节点的设计方案。节点编号分别为节点①、节点②、节点③。节点构造及配筋如所示。试验时,先分级施加柱顶荷载,并保持荷载稳定,然后在空间节点的2个方向梁上分级同步施加竖向力至极限荷载。试验结果表明,节点①破坏发生在2个方向梁的交界面处,最终因交界面裂缝宽度超过规定值而达到极限状态。节点②、③因小肢梁梁端裂缝过大达到极限状态。3个节点均呈延性破坏111. 1.2试验结果分析为节点①梁端荷载-钢筋应变曲线。其中d15为梁端受拉钢筋上的测点,‘为节点内受拉钢筋上的测点。从图中可以看出,加载初期,梁端受拉钢筋应变随荷载基本成线性变化;在梁端开裂前,节点内受拉钢筋应变加极小;梁端开裂后,梁端钢筋应变迅速加,直至钢筋屈服,节点达到破坏。而节点内受拉钢筋随梁端开裂应变突然加大,荷载-钢筋应变曲线上出现一短水平段,说明梁端受拉区混凝土退出工作后,受拉钢筋应力向节点内传递。
为节点②梁端荷载-钢筋应变曲线。其中d13为大肢梁主筋上的测点,d15为小肢梁主筋上的测点。
从图中可见,梁端开裂前,节点内钢筋应变基本一致;开裂后小肢梁应变基本不变,而大肢梁应变急剧加,说明开裂后梁端荷载主要由大肢梁承担。
为节点③小肢梁梁端荷载-钢筋应变曲线。其中d10为节点内主筋上测点,d11为梁端主筋上的测点。由图可见,荷载加时,节点内钢筋应变较小,而梁端钢筋应变随荷载加而大,梁端开裂后,节点内节点①梁端荷载-钢筋应变曲线节点②梁端荷载-钢筋应变曲线节点③梁端荷载-钢筋应变曲线上述分析可见,中柱节点具有良好的受力性能,而边柱节点和角柱节点的小肢梁比较薄弱,需要加强。
~分别为各节点荷载-钢管壁应变曲线。其中/为钢管混凝土柱管壁在非节点区布置的测点,为节点区内钢销之间的管壁上布置的测点,h7为节点区钢销上部的管壁上布置的测点。从图中可以看出,由于处于节点上部,测点应变主要受柱轴压力大小控制,故/处的应变在整个加载过程中基本保持不变;而节点内测点知4处的主应变随着荷载的加而长,说明节点对钢管壁有侧向压力作用,即节点将弯矩传递给了钢管柱。比较测点h7与测点的应变曲线可见,在相同荷载作用下,h7的应变大得多,这主要是由于钢销将所承受的剪力传递给了钢管。
节点①荷载钢管壁应变曲线节点②荷载-钢管壁应变曲线节点③荷载-钢管壁应变曲线至2分别为各节点荷载-钢销应变曲线,其中d2,d4为钢销翼缘上的测点,h3为钢销腹板上的测点。由图中可见,随着荷载的加,翼缘处应变加极小,腹板应变随荷载加明显。接近破坏时,腹板主应变急剧加直至屈服,节点破坏,说明钢销在整个加载过程中以受剪为主。
节点①荷载-钢销应变曲线节点②荷载-钢销应变曲线0节点③荷载-钢销应变曲线由上述分析可见,楼面荷载由梁传递到节点,梁端剪力通过钢销传递给钢管混凝土柱,梁端弯矩则通过节点区对钢管的侧向挤压传递给钢管混凝土柱。节点各部分受力明确,便于进行计算和设计。
2现场试验2.1试验方案为考察节点的实际受力情况,进一步验证模型试验的研究结果,对实际工程中的中间节点和角柱节点进行了现场试验研究。试验分别在第13层中柱节点和第23层角柱节点进行。测点布置如1至3所示。试验中钢筋应变量测采用 1钢销上部测点布置2受拉钢筋上的测点布置3混凝土中的测点布置2.2试验结果与分析4为中柱非节点区钢管中混凝土测点和钢管壁上测点的荷载-应变曲线。随着荷载的加,钢管混凝土柱中混凝土和钢管壁的应变基本一致,说明其共同作用性能良好,与钢管混凝土设计中的假定相符。
5为中柱非节点区钢管壁上测点与节点区钢销上部测点的荷载-应力曲线。从图中可见,在同级荷载作用下,钢销上部应力远比非节点区钢管壁上测点应力大。说明由于梁端传递的剪力和弯矩,使钢销上部产生了应力集中现象。
主体结束后,2个节点的现场实测数据如表1所示。从表中数据可见,无论中柱或角柱节点,受拉钢筋应力均较小,而且梁端受拉钢筋应力明显大于节点内钢筋应力,说明结构处于弹性工作状态,在该阶段主要由梁端受力,如模型试验所述,梁端开裂后,应力向节点内传递。
节点的现场实测数据测点部位应力/MPa中柱节点角柱节点1节点内受拉钢筋0.040.562节点内受拉钢筋0.050.643梁端受拉钢筋0.441.234梁端受拉钢筋0.491.465钢销上翼缘1.405.006钢销下翼缘-1.60-12.787钢销腹板12.0436.33由于中柱节点不平衡弯矩较小,中柱节点上下翼缘钢筋应力较小,说明由钢销传递的弯矩较小,梁端弯矩主要通过节点对钢管混凝土柱的侧压传递给柱;而角柱由于偏心受压,梁的不平衡弯矩较大,引起钢销弯曲正应力较大。
中国钢管信息港资讯部获悉:通过比较钢销翼缘与腹板应力可以发现,腹板应力较大,说明钢销主要承受剪力。可假定梁端剪力全部由钢销承担进行钢销的抗剪设计;钢销上下翼缘也存在应力,说明钢销也可以部分传递梁端弯矩,但梁端弯矩主要依靠节点区混凝土对钢管的侧向挤压传递,故假定由钢销传递全部弯矩进行钢销翼缘设计是偏于安全的2. 3结论现场试验与模型试验的结论一致,说明模型试验的结论具有较高的可靠性。