約束鋼管混凝土抗沖擊試驗(yàn)研究基本信息

鋼管混凝土(CFT)結(jié)構(gòu)因其能夠充分發(fā)揮鋼和混凝土這兩種材料的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在高層建筑和橋梁中得到了廣泛的應(yīng)用。項(xiàng)目申請者提出的新型鋼管混凝土- - 約束鋼管混凝土(CCFT)體系則進(jìn)一步改善了其力學(xué)性能尤其是延性，在承受爆炸、倒塌或者其他原因引起的動力及沖擊荷載的結(jié)構(gòu)中具有良好的應(yīng)用前景。目前對CCFT結(jié)構(gòu)的抗沖擊性能研究還非常有限，本項(xiàng)目擬通過多種試驗(yàn)手段開展CCFT在沖擊荷載作用下的試驗(yàn)研究，并進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)值分析模擬，揭示CCFT在的不同應(yīng)變率下的受力機(jī)理及抗沖擊性能，提出合理的抗沖擊計(jì)算公式。本研究項(xiàng)目將為約束鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的抗爆、抗沖擊設(shè)計(jì)提供試驗(yàn)和理論依據(jù)。 2100433B

鋼管約束鋼筋混凝土柱具有承載力高、抗震性能好、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造簡單等優(yōu)點(diǎn)，在高層建筑與大跨空間結(jié)構(gòu)中得到了應(yīng)用。目前國內(nèi)外尚無關(guān)于方鋼管約束鋼筋混凝土柱抗火性能的研究，更無設(shè)計(jì)規(guī)范或規(guī)程可供參考。因受力特點(diǎn)不同，方鋼管約束鋼筋混凝土柱不能套用鋼筋混凝土柱或鋼管混凝土柱的抗火研究成果。因此對方鋼管約束鋼筋混凝土柱抗火性能開展了試驗(yàn)研究與理論分析，并提出了相應(yīng)的抗火設(shè)計(jì)方法。首先進(jìn)行了方鋼管約束鋼筋混凝土柱足尺明火試驗(yàn)，實(shí)測了標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)作用下構(gòu)件截面關(guān)鍵測點(diǎn)溫度、軸向變形、柱頂轉(zhuǎn)角、側(cè)向變形、耐火極限和破壞模式，獲得了荷載比和偏心距對火災(zāi)下構(gòu)件變形和耐火極限的影響規(guī)律。建立了方鋼管約束鋼筋混凝土柱溫度場和耐火極限的有限元分析模型，分析了荷載比、截面尺寸、偏心率等參數(shù)對溫度場和耐火極限的影響規(guī)律，提出了標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)作用下鋼管、鋼筋與混凝土溫度的計(jì)算方法與耐火極限的計(jì)算方法。實(shí)際結(jié)構(gòu)中受火柱受到相鄰構(gòu)件的約束，受力機(jī)理和抗火性能與單體構(gòu)件顯著不同，因此分析了端部軸向約束與轉(zhuǎn)動約束作用對構(gòu)件抗火性能的影響。獲得了軸向約束剛度比和轉(zhuǎn)動約束剛度比對構(gòu)件耐火極限的影響規(guī)律，提出了火災(zāi)下構(gòu)件計(jì)算長度計(jì)算公式，以及考慮端部約束的方鋼管約束鋼筋混凝土柱抗火設(shè)計(jì)方法。本項(xiàng)目揭示了火災(zāi)下方鋼管約束鋼筋混凝土柱的工作機(jī)理，建立了方鋼管約束鋼筋混凝土柱的抗火設(shè)計(jì)方法，為該類構(gòu)件的防火設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)，進(jìn)一步完善了鋼管約束鋼筋混凝土柱的設(shè)計(jì)理論。 2100433B

鋼管約束鋼筋混凝土柱具有承載力高、抗震性能好、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造簡單等優(yōu)點(diǎn)，在高層建筑與大跨空間結(jié)構(gòu)中得到應(yīng)用。目前國內(nèi)外尚無關(guān)于方鋼管約束鋼筋混凝土柱抗火性能的研究，更無設(shè)計(jì)規(guī)范或規(guī)程可供參考。因受力特點(diǎn)不同，方鋼管約束鋼筋混凝土柱不能套用鋼筋混凝土柱或鋼管混凝土柱的抗火研究成果。因此，應(yīng)對其抗火性能展開研究。此外，相關(guān)研究表明，實(shí)際結(jié)構(gòu)中受火柱受到相鄰構(gòu)件的約束，受力機(jī)理和抗火性能與單體構(gòu)件顯著不同，有必要考慮端部約束作用。為此，本項(xiàng)目將以方鋼管約束鋼筋混凝土柱為研究對象，采用試驗(yàn)研究與理論分析相結(jié)合的方式，重點(diǎn)研究火災(zāi)下無端部約束構(gòu)件的溫度、變形與耐火極限，并提出抗火設(shè)計(jì)方法；在此基礎(chǔ)上，引入端部約束作用，分析其對火災(zāi)下方鋼管約束鋼筋混凝土柱受力機(jī)理與耐火極限的影響，提出可考慮端部約束作用的抗火設(shè)計(jì)建議。本項(xiàng)目的研究成果將進(jìn)一步完善鋼管約束鋼筋混凝土柱的抗火設(shè)計(jì)理論，促進(jìn)該類構(gòu)件的應(yīng)用與發(fā)展。

鋼管混凝土(CFT)結(jié)構(gòu)因能夠形成鋼和混凝土兩種材料的組合效應(yīng)得到了越來越多的工程應(yīng)用。但以往的研究顯示鋼管混凝土柱中的鋼管在地震荷載下會受到屈曲和拉直的壓縮和拉伸往復(fù)作用，最終導(dǎo)致低周疲勞破壞。項(xiàng)目申請者提出的新型鋼管混凝土：約束鋼管混凝土(CCFT)體系能夠有效的推遲或防止鋼管局部屈曲，從而進(jìn)一步改善了其力學(xué)性能，尤其是延性。本項(xiàng)目擬通過一系列試驗(yàn)于理論分析，研究約束鋼管混凝土柱低周疲勞特性，在申請人已有的有關(guān)鋼管混凝土低周疲勞損傷模型研究成果的基礎(chǔ)上進(jìn)一步建立考慮橫向約束的更加合理和精確的統(tǒng)一損傷模型。最終用于指導(dǎo)鋼管混凝土和約束鋼管混凝土的工程抗震設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用。