鋼管混凝土構件沖擊性能研究

結合我國目前常用的鋼管砼材料，以圓形鋼管砼為對象，開展側向撞擊試驗、靜載破壞對比試驗、撞擊有限元分析和塑性動力學簡化理論分析，利用落錘裝置實現(xiàn)沖擊加載，完成平頭及楔形體撞擊物對鋼管砼的側向沖擊試驗研究。記錄沖擊力的時程曲線，測量鋼管砼的整體變形、撞擊點的局部變形及動態(tài)應變，觀察其破壞特征，調整各種試驗參數(shù)以尋求臨界破壞能量和沖擊抗力。分析鋼管砼在側向沖擊下的損傷和破壞機理及各種因素對其影響，建立合

采用有限元法對高溫上鋼管混凝土構件截面的溫度場進行了計算，提出了高溫下鋼材和混凝土的應力-應變關系及其與溫度之間的關系。采用數(shù)值方法計算了火災下鋼管混凝土軸壓和偏壓構件荷載與變形之間的關系、以及與火災持續(xù)時間之間的關系，分析了各參數(shù)，如鋼材和混凝土的強度、構件截面含鋼率、荷載偏心率及構件長細比等對鋼管高強度混凝土耐火極限的影響。最后，提出鋼管混凝土耐火極限及防火保護層厚度的簡化計算公式，可供實際工程設計參考。本項目的研究成果也可為國家制定鋼管混凝土防火方面的設計規(guī)程提供參考。 2100433B

鋼管對核心混凝土的有效約束，是鋼管混凝土構件具有良好承載性能的內在機制。粉煤灰混凝土具有增強、經(jīng)濟和環(huán)保等多方面的優(yōu)點。高參量粉煤灰混凝土填充鋼管構件，由于鋼管的約束，核心混凝土三向受壓，其強度和延性得到可靠的保證。在摻入適當適量復合激發(fā)劑和減水劑的條件下，甚至用粉煤灰完全替代水泥作為膠凝材料的鋼管混凝土構件也具有良好的承載性能。本課題在粉煤灰混凝土材料和鋼管混凝土構件研究成果的基礎上，通過材料設計、模型試驗、顯微結構分析和理論模型推導，對高摻量低品質粉煤灰及其填充空鋼管短柱的受力性能開展研究，探討粉煤灰混凝土在鋼管約束下的強度變化規(guī)律，研究圓、方形截面短柱承載性能隨著粉煤灰參量不同的變化規(guī)律，給出組合截面的最優(yōu)含鋼率和核心粉煤灰混凝土的最優(yōu)配比，確定鋼管粉煤灰混凝土截面的合理設計和承載力的計算方法。本研究提供了鋼管混凝土材料設計的一種新方案，將促進鋼管混凝土結構的應用和發(fā)展。