钢管高强混凝土纯弯曲构件力学性能及承载力的研究

第43卷第8期• 34 • 2 0 1 7 年 3 月山西建筑SHANXI ARCHITECTUREVol.43 No.8Mar.2017文章编号：1009-6825 (2017) 08-0034-03高强钢筋混凝土筒支梁抗弯性能试验研究与数值计算+郑如良1马鸣2(1.解放军理工大学爆炸冲击防灾减灾国家重点试验室，江苏南京210007 ; 2.中国人民解放军69006部队,新疆乌鲁木齐830001)摘要:通过对不同强度高强钢筋混凝土梁的加载试验,研究了高强钢筋对梁抗弯性能的影响规律，并运用有限元模拟软件MSC. Marc对试验中的不同试件进行模拟，对比了所得的试验值和模拟值，结果表明:高强钢筋对提高梁的承载力效果十分显著，梁的屈 服挠度和破损荷载也随钢筋强度提高呈增大趋势。

关键词:高强钢筋，混凝土简支梁，抗弯性能,MSC. Marc中图分类号:TU311 文献标识码:A1试验概况1.1 试件设计试验主要是对高强钢筋混凝土梁进行弯曲试验，梁的尺寸取 为1 800 m m X300 m m X150 mm,梁的支撑跨距为1 500 mm。

试 验机的最大载荷为4 000 kN，满足试验要求。

试验主要考虑不同等级的钢筋、不同配筋率和不同等级的混 凝土梁，主筋配筋率为〇.6%和1.0%两种，受拉主筋为HRB400，HTB600和HTB700三种，混凝土为C40和C60两种，主要针对 HTB700级钢筋开展试验。

各组试件编号见表1。

表1试验安排表试件组编号钢筋种类混凝土种类立方体抗压强度/MPa配筋率/%试件数量4C406HRB400C4048.20.5636C406HTB600C4048.20.5637C406HTB700C4044.10.5637C410HTB700C4044.1 1.0037C606HTB700C6067.00.5637C610HTB700C6067.0 1.003试件的配筋方式见图1，采用两根受拉主筋和两根构造筋，中部纯弯段受压区没有钢筋，试件混凝土保护层厚度为25 mm。

高强混凝土梁的弯曲性能研究一、引言高强混凝土是一种具有优异力学性能和耐久性的建筑材料，广泛应用于工程结构中。

其中，高强混凝土梁的弯曲性能是研究的重点之一。

本文旨在探讨高强混凝土梁的弯曲性能及其影响因素，进一步提高工程结构设计的可靠性。

二、高强混凝土梁的弯曲性能1. 强度特性高强混凝土梁具有较高的抗弯强度和抗折破坏能力，可以承受较大的外力作用而不会发生严重的破坏。

研究表明，高强混凝土梁的抗弯强度与其混凝土的强度等级、纵筋配筋率等因素有关。

2. 变形特性高强混凝土梁在受力时产生较小的变形，具有较好的刚度和稳定性。

其变形主要表现为弹性变形和塑性变形。

弹性变形是指梁材料受力后恢复初始形状的能力，而塑性变形是指材料受力后无法完全恢复初始形状的能力。

三、影响高强混凝土梁弯曲性能的因素1. 混凝土配合比混凝土配合比是指混凝土中水、水泥、骨料等各成分的比例关系。

合理的混凝土配合比可以提高混凝土的强度和抗裂性能，从而影响梁的弯曲性能。

2. 纵筋配筋率纵筋配筋率是指梁中纵向钢筋与梁截面面积之比。

适当的纵筋配筋率可以增强梁的抗弯强度和抗裂性能，提高其弯曲性能。

3. 混凝土强度等级混凝土的强度等级直接影响高强混凝土梁的抗弯强度。

一般来说，强度等级越高，梁的抗弯能力越强。

4. 截面形状梁的截面形状对其弯曲性能具有直接影响。

常见的梁截面形状有矩形、T形、工字形等。

不同的截面形状会导致梁的受力方式和弯曲性能的差异。

四、提高高强混凝土梁弯曲性能的措施1. 优化混凝土配合比通过合理调整混凝土中水、水泥、骨料等成分的比例关系，可以改善混凝土的强度和抗裂性能，提高梁的弯曲性能。

2. 加强纵筋布置增加纵向钢筋的配筋率，增强梁的抗弯强度和抗裂性能，提高其弯曲性能。

3. 选择适当的截面形状根据具体工程需求，选择合适的梁截面形状，以提高梁的承载能力和弯曲性能。

4. 控制混凝土强度等级结合具体工程要求和经济成本，控制混凝土的强度等级，以满足梁的设计要求。

高性能钢—高强混凝土组合梁抗弯性能研究的开题报告
尊敬的评审专家：
本文拟以高性能钢与高强混凝土为主要材料，研究其组合梁的抗弯性能特点。

此研究将具有重要的工程应用价值，同时为高性能结构材料的研究提供新思路。

首先，我们将详细介绍高性能钢和高强混凝土的物理特性和力学性质，以及组合梁的设计原理和施工方式。

我们将针对材料强度、刚度、耐久性和应变变化等因素进行实验研究，以探索其在复杂荷载工况下的耐力性能。

其次，我们将采用数值模拟手段，建立具有高可信度的组合梁抗弯性能模型，对各种不同的设计参数进行优化分析，以达到实际工程应用中提高抗弯能力的目的。

最后，我们将结合实验和数值模拟结果，进行对比分析，并解释不同结果产生的原因，并总结出以高性能钢和高强混凝土作为组合材料所具有的优越性能特点，为工程实践提供更加可靠的技术支持。

在本研究中，我们将充分运用学术资源和先进理念，借助实验和数值模拟方法，深入研究高性能钢—高强混凝土组合梁的抗弯性能特点，为推动高性能结构材料发展和工程应用提供有益的参考依据。

非常感谢您的关注和评审！。

钢管混凝土截面抗弯承载力钢管混凝土是一种常用于结构工程中的材料，其具有很高的强度和抗压性能。

在工程实践中，常常需要研究和评估钢管混凝土截面的抗弯承载力。

本文将围绕这一主题展开讨论，介绍钢管混凝土截面抗弯承载力的相关知识和计算方法。

钢管混凝土结构是将钢管嵌入混凝土中形成的一种复合结构。

钢管起到了加强混凝土截面抗弯强度的作用，提高了结构的整体强度和承载能力。

钢管混凝土截面的抗弯承载力主要取决于钢管和混凝土的相互作用。

钢管的选择对于钢管混凝土截面抗弯承载力起到了重要的影响。

钢管的直径、壁厚和材料强度是影响抗弯承载力的关键因素。

直径较大的钢管能够提供更大的弯矩抵抗能力，壁厚较大的钢管能够提供更高的抗弯强度，而高强度的钢管材料能够提供更高的整体承载能力。

混凝土的质量和强度也对钢管混凝土截面的抗弯承载力起到了重要的影响。

混凝土的强度取决于水灰比、配合比和养护等因素。

高质量的混凝土能够提供更高的抗弯强度，从而提高钢管混凝土截面的整体承载能力。

钢管和混凝土的相互作用使得钢管混凝土截面的抗弯承载力得以提升。

钢管的刚度和混凝土的粘结力是两者相互作用的关键。

钢管刚度较高时，能够更好地抵抗外部弯矩的作用，从而提高截面的抗弯强度。

混凝土与钢管之间的粘结力越大，两者之间的相互作用越紧密，使得截面整体承载能力得到提升。

钢管混凝土截面的抗弯承载力可以通过理论计算和试验验证来评估。

理论计算常常采用弯矩-曲率法或应变平衡法来进行。

弯矩-曲率法是一种基于截面受力平衡条件的计算方法，通过建立钢管混凝土截面受力平衡方程，求解得到截面的抗弯承载力。

应变平衡法是一种基于截面应变平衡条件的计算方法，通过建立钢管混凝土截面的应变平衡方程，求解得到截面的抗弯承载力。

试验验证是通过在实验室或现场进行加载试验，测量截面的应变和变形等参数，从而评估截面的抗弯承载力。

钢管混凝土截面的抗弯承载力是由钢管和混凝土的相互作用决定的。

钢管的选择、混凝土的质量和强度以及钢管与混凝土之间的相互作用是影响抗弯承载力的重要因素。

高强混凝土的力学性能研究一、引言高强混凝土是一种具有高强度和高耐久性的混凝土，其强度可达到80MPa以上。

高强混凝土在桥梁、高层建筑等工程中得到了广泛应用。

本文旨在探讨高强混凝土的力学性能研究。

二、高强混凝土的组成与制备高强混凝土的组成包括水泥、粉煤灰、矿渣、石英砂、石英粉、石子等。

其中，水泥是高强混凝土的主要成分，其品种有普通硅酸盐水泥、矿物掺合料水泥等。

粉煤灰、矿渣等矿物掺合料可以增加混凝土的细度和强度。

石英砂、石英粉等细骨料可以改善高强混凝土的流动性，使其易于施工。

高强混凝土制备过程需要控制水灰比、掺合料掺量等参数，以确保混凝土的强度和耐久性。

三、高强混凝土的力学性能高强混凝土的力学性能包括抗压强度、抗拉强度、抗弯强度、弹性模量等指标。

1. 抗压强度高强混凝土的抗压强度可达到80MPa以上，其强度与混凝土中水泥、细骨料和掺合料等参数有关。

抗压强度的测试通常采用标准试件进行，试件尺寸为150mm×150mm×150mm，采用压力机进行力学测试。

2. 抗拉强度高强混凝土的抗拉强度较低，一般在5MPa以下。

为了提高高强混凝土的抗拉强度，可以采用钢筋等增强措施。

3. 抗弯强度高强混凝土的抗弯强度与其抗压强度有关，通常为其抗压强度的1/3。

抗弯强度的测试通常采用梁试件进行，试件尺寸为100mm×100mm×400mm，采用三点弯曲试验进行力学测试。

4. 弹性模量高强混凝土的弹性模量随着混凝土强度的增加而增加。

弹性模量的测试通常采用压力机进行，测试过程中需要考虑混凝土的变形、应力等参数。

四、高强混凝土的应用高强混凝土的强度和耐久性使其在桥梁、高层建筑、水坝等工程中得到了广泛应用。

高强混凝土可以用于制作梁、柱、墙等结构件，也可以作为地基、基础等承载结构使用。

高强混凝土的应用需要考虑其制备过程、强度参数、施工条件等因素。

五、高强混凝土的发展趋势随着工程建设的不断发展，对混凝土材料的强度和耐久性要求越来越高。

高强钢筋混凝土梁受弯性能试验研究的开题报告
一、选题的背景和目的
高强钢筋混凝土（HPC）作为一种新型建筑材料，具有强度高、耐久性好、抗震性能优越等优点，在近年来得到了广泛的应用。

在建筑工程中，梁是承担荷载的重要结构部件之一，能够承受数种不同的荷载模式，如弯曲、剪切和压力等。

因此，对高强钢筋混凝土梁受弯性能的探究和研究具有重要的意义。

本次试验的目的是，通过对高强钢筋混凝土梁的受弯性能进行试验研究，深入了解高强钢筋混凝土梁的力学特性，探究HPC梁的抗弯承载能力与钢筋配筋方案之间的关系，为实际工程应用提供参考依据，并进一步促进高强钢筋混凝土构件的普及与应用。

二、试验内容和方法
本次试验将采用静载试验的方法，选取不同配筋方案的高强钢筋混凝土梁进行受弯试验，记录梁在荷载作用下的变形情况和破坏形态，得出不同配筋方案下的极限弯矩、破坏荷载等相关数据，进而分析高强钢筋混凝土梁的抗弯承载能力和钢筋配筋方案之间的关系。

具体试验步骤如下：
1. 制备高强钢筋混凝土梁试件，并按照不同的配筋方案进行钢筋加工和配筋。

2. 在试验设备上安装试件，并通过静载试验机对试件进行荷载。

3. 记录试件的变形情况和破坏形态，并对试件的极限弯矩、破坏荷载等相关数据进行测量和计算。

4. 分析试验结果，探究高强钢筋混凝土梁的抗弯承载能力和钢筋配筋方案之间的关系。

三、预期成果和意义
通过本次试验的研究，我们将获得高强钢筋混凝土梁在受弯荷载下的力学特性，了解HPC梁的抗弯承载能力与钢筋配筋方案之间的关系，为实际工程应用提供参考依据，进一步促进高强钢筋混凝土构件的普及与应用。

同时，这也为后续的相关研究提供了基础和参考。

圆钢管高强再生混凝土柱力学性能研究近年来，环保和可持续发展的理念得到了广泛关注。

在建筑领域中，再生混凝土作为一种环保材料，逐渐受到人们的重视。

再生混凝土是通过回收废弃混凝土进行再利用，并经过一系列工艺处理后得到的新型建筑材料。

同时，圆钢管作为一种常见的结构材料，具有高强度、耐久性和易加工等优点。

本研究旨在探讨圆钢管高强再生混凝土柱的力学性能。

首先，通过实验方法，我们制备了一系列不同配比的圆钢管高强再生混凝土柱样品。

在制备过程中，我们使用了不同比例的再生混凝土和新鲜水泥，以及适量的黏结剂和添加剂。

然后，我们对这些样品进行了力学性能测试，包括抗压强度、抗弯强度和抗剪强度等。

实验结果显示，圆钢管高强再生混凝土柱具有较高的力学性能。

首先，抗压强度明显提高。

再生混凝土中的再生骨料粒径较小，使得混凝土内部的致密程度增加，从而提高了抗压强度。

其次，在受力过程中，圆钢管能够有效地抵抗弯曲和剪切力，提高了柱的抗弯强度和抗剪强度。

此外，圆钢管的使用还能够增加柱的整体刚度，提高了结构的稳定性。

然而，我们也发现在某些情况下，圆钢管高强再生混凝土柱的性能可能会受到一些因素的影响。

首先是再生混凝土质量的影响。

再生混凝土中的再生骨料质量可能会存在一定的差异，导致柱的力学性能不一致。

其次是钢管与混凝土之间的黏结性能。

如果钢管与混凝土之间的黏结不良，可能会导致柱的抗剪强度下降。

综上所述，圆钢管高强再生混凝土柱具有较高的力学性能，能够满足建筑结构的要求。

然而，在实际应用中，我们需要注意再生混凝土质量的控制和钢管与混凝土之间的黏结性能。

未来的研究还可以进一步探讨不同配比对柱力学性能的影响，以及在不同加载条件下的响应。

通过进一步深入的研究，我们可以更好地推动圆钢管高强再生混凝土柱的应用和发展。

方钢管自密实混凝土纯弯力学性能研究摘要通过对6根方钢管自密实混凝土纯弯试件的试验研究，考察了方钢管自密实混凝土的纯弯力学性能。

采用数值计算的方法对方钢管自密实混凝土纯弯试件进行了受力全过程分析，并和实验结果进行了对比。

最后将设计规程ACI(1999)，AISC-LRFD(1999),AIJ(1997),BS5400(1979)和DBJ13-51-2003(2003)对抗弯承载力和抗弯刚度的计算结果与方钢管自密实混凝土试验结果进行了对比。

关键词自密实混凝土方钢管混凝土纯弯初始抗弯刚度使用阶段抗弯刚度1. 前言钢管混凝土具有承载力高，塑性和韧性好的特点，所以在工程实践中得到了越来越广泛的运用。

自密实高性能混凝土在少振捣或不振捣的情况下就能自密实成型，对方便施工、减少噪音污染具有重要的意义。

随着钢管混凝土结构在工程实践中的大量应用,对钢管混凝土结构的研究也越来越多,但是对钢管混凝土纯弯试件的研究仍然相对比较少。

文献对钢管混凝土抗弯性能方面的有关研究成果进行了总结。

但目前对于方钢管自密实混凝土纯弯力学性能的研究还未见报导。

本文拟通过对6根方钢管自密实混凝土纯弯试件的试验研究，考察方钢管自密实混凝土纯弯力学性能，并将现有规程DBJ13-51-2003,，AISC-LRFD(1999),AIJ(1997),BS5400(1979)和ACI(1999)对抗弯承载力和抗弯刚度的计算结果与方钢管自密实混凝土的试验结果进行对比。

2. 试验概况试验的6根方钢管自密实混凝土试件的参数，B为试件截面高度，t为钢管厚度，L o为计算长度，实际试件长度L=1500mm。

试件的剪跨比为3.5和1.75。

在进行试件加工时，钢管由四块钢板拼焊而成，采用坡口焊形式，并保证焊缝质量。

钢材强度由标准拉伸实验确定。

平均屈服强度、抗拉强度、弹性模量及泊松比分别是282MPa、358.3MPa、2.015×105 MPa和0.263。

钢管钢骨高强混凝土抗弯构件试验研究刘晓;王连广;王兵【摘要】为了研究钥管钢骨高强混凝土组合构件的抗弯性能,采用抗弯试验研究方法和统一理论的计算方法,对工字形钢骨的钢管钢骨高强混凝土构件进行了抗弯的理论和试验研究.试验主要参数为配骨指标(P=0.3～0.6)和钢骨的不同加载方向(强轴和弱轴).试验表明:极限弯矩值随配骨指标的增加呈非线性增长,当配骨指标一定时,极限弯矩值随惯性矩的增加按比例增加,弱轴跨中变形大于强轴;组合构件符合平截面假定,挠度曲线符合正弦半波分布;钢管和钢骨对混凝土的紧箍作用强轴高于弱轴,且随配骨指标的减小而增加.在试验分析的基础上,建立组合构件抗弯承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合良好.【期刊名称】《哈尔滨工业大学学报》【年(卷),期】2010(042)010【总页数】5页(P1651-1655)【关键词】钢管;钢骨高强混凝土;抗弯承载力;配骨指标;加载方向【作者】刘晓;王连广;王兵【作者单位】东北大学资源与土木学院,沈阳110004;沈阳大学建筑工程学院,沈阳,110044;东北大学资源与土木学院,沈阳110004;沈阳大学建筑工程学院,沈阳,110044【正文语种】中文【中图分类】TU398.9钢管钢骨高强混凝土是将工字钢插入钢管内部，然后灌入高强混凝土的新型组合构件.它比钢管混凝土和钢骨混凝土具有更高的承载能力和抗震延性，并且耐火性和耐腐蚀性能好，施工方便，满足现代工程结构往大跨、高耸、重载和恶劣条件方向发展的要求，具有广阔的市场前景.它所具有的优越性主要是因为3种组合部件的协同工作，首先由于钢管的紧箍作用，提高了核心混凝土的强度和延性;其次钢骨的配置，延缓和阻止了混凝土剪切斜裂纹的产生;最后，混凝土对钢管壁和钢骨的支撑作用增强了局部稳定性，从而有效提高了组合构件的抗压承载力和延性［1-5］.虽然钢管钢骨高强混凝土构件主要应用于承重柱，很少出现纯弯的受力状态，但是为了对压弯、弯剪等受力状态进行深入的研究，对其抗弯性能的研究是十分必要的.目前，国内部分学者对钢管钢骨高强混凝土抗弯性能做了一些研究［6］，为其奠定了理论基础.本文着重研究工字形钢骨的钢管钢骨高强混凝土构件的抗弯力学性能，明确其在弯矩作用下的工作机理和破坏模式，探讨配骨指标和加载方向对其承载力、变形等性能的影响，并在试验分析和理论计算的基础上，根据统一理论给出了钢管钢骨高强混凝土构件抗弯承载力计算公式.1 试验1.1 试验参数本次试验共设计5根抗弯试件，组合截面形式，见图1.截面尺寸D×t(D为钢管外径，t为钢管壁厚)为219 mm×5 mm，试件几何长度L均为1 200 mm，内部分别埋置I10、I12和I14工字钢，钢管内部浇注混凝土为C70.设计配骨指标ρ= (0.3～0.6)，套箍指标θ=(0.73～0.75)，加载方向分别沿工字钢强轴和弱轴，通过钢材和混凝土材料性能试验，得到钢管的屈服强度 fty为350 MPa，混凝土的轴心抗压强度fck为48.6 MPa，其他试验参数和编号见表1.试件制作时，取长度相同的工字钢和钢管，将钢骨放入钢管中，焊接在同一钢板上.在试件中部的钢管和钢骨同截面粘贴应变片，钢骨的应变片用环氧树脂作防潮处理;混凝土分数次从未焊钢板端浇注，振捣至密实，用高强水泥砂浆找平，养护28 d 后，焊接试件上部端板.1.2 试验方法试验在500 t压力机上进行，加载方案采用在构件中间直接施加水平力，主要为压弯构件提供理论和试验依据，试验时以钢管下部纤维达到屈服应变时的荷载为正常使用极限荷载，其对应的弯矩为屈服弯矩My，以钢管最大纤维应变εmax达到0.01时的荷载作为极限荷载［7］，其对应的弯矩为极限弯矩Mu.加荷过程中，试件的应变由纵向和横向应变片测得，试件的挠度由竖向布置的位移计测量，试验装置和测点布置，见图1.图1 试验装置及测点布置示意图(mm)表1 试验参数与计算结果注:fsy为工字钢的屈服强度.试件名称加载方向工字钢型号配骨指标ρ fsy/MPa 计算值M0j/ (kN·m)试验值Mu/ (kN·m) Mu/M0j CW1 强轴14 0.604 430 133.65 137.9 1.032 10 0.329 360 118.52 118.8 1.002 CW2 强轴 12 0.456 390 130.9 129.9 0.992 CW3 强轴 14 0.604 430 149.9 158.2 1.055 CW4 弱轴 12 0.456 390 120.36 118.2 0.982 CW5 弱轴试验时，采用分级加载制，初期加载每级约为预计极限荷载的1/15～1/12，当加至预计极限荷载的50%时，每级减少到1/25～1/20，持载4 min;大约在80%预计极限荷载时，级差变小，持载2～4 min;在接近极限荷载时，则采取慢速连续加载，当试件的弯曲变形较大时，停止试验.所有测试数据均由UCAM-70A数据采集系统连续采集.1.3 试验现象在加载初期，试件挠度变化不大，达到极限荷载的70%之前最大挠度均未超过4 mm，用肉眼基本观察不到，见图2(a);在荷载达到极限荷载的80%左右时，可以观测到试件的受拉区和受压区钢管表面氧化层开始脱落，但没有任何局部的凸曲，表明钢管外边缘纤维已经屈服;在达到极限荷载时，钢管受拉区氧化层脱落较明显，见图2(b);极限承载力后，钢管侧向挠度的增长速度明显加快，进一步增加荷载受压一侧钢管在跨中附近出现局部鼓曲，变形过大停止试验，见图2(c).图2 试验装置图2 试验分析2.1 弯矩－挠度曲线分析由试验得到各试件弯矩-跨中挠度(M-um)曲线，见图3.主要变化参数为配骨指标和加载方向，它们对弯矩和挠度都有不同程度的影响.1)不同配骨指标，见图3(a).这3种试件内部分别埋置了I10、I12和I14工字钢，加载方向均为绕强轴方向弯曲，配骨指标ρ增量基本相同，而它们极限弯矩值的增加幅度为 =0.219，呈现非线性增长，这是因为它还受内部钢骨配置形式和混凝土的受压区高度的影响;从图3(a)中屈服弯矩My和极限弯矩Mu的相对位置分析，二者的差值随配骨指标ρ的增加而加大，这是因为内部钢骨的不断增加，通过钢管、钢骨和混凝土三者的协同作用，延缓了组合构件破坏速度，改善了内部延性.从图3(a)的跨中挠度(横坐标)分析，可知挠度um随配骨指标ρ的增加而减小，切线模量降低速度随ρ的增加而减缓，说明试件抵抗弯曲变形的能力增强，这是由于内部钢骨面积和惯性矩的增加带来组合试件刚度变大(即EI增加).2)不同加载方向，见图3(b)(图中标志点为极限弯矩值).这4个试件I12R、I12Q和I14R、I14Q两两之间配骨指标相同，但是相对加载方向的截面布置形式不同，且惯性矩不同，各组增量为ΔI12=441和ΔI14=648，极限弯矩增量为ΔM12=0.097和ΔM14=0.147 7，二者的比值ΔM/ΔI均为0.000 22，说明极限弯矩值随截面惯性矩成比例增加，钢骨对组合构件的抗弯承载力影响显著，而混凝土和钢管由于受压区面积较小，对抗弯承载力影响相对较弱.从图3(b)横坐标跨中挠度比较分析，内部钢骨相同的强轴和弱轴(即I12R、I12Q和I14R、I14Q)，在极限弯矩处对应的挠度不同，强轴小于弱轴.这是因为内部工字钢强弱轴惯性矩不同，导致试件抗弯刚度EI不同，EI随惯性矩的减小而减弱，进而变形加大.图3 不同参数的弯矩-挠度曲线2.2 截面应变分布通过试验得到不同受力阶段钢管外边缘纵向应变沿截面高度变化情况，见图4.为了更直观地观察两者的变形协调性，将二者应变图形按不同位置叠加，得到图4，在受力初期，钢管和钢骨保持着良好的变形协调关系;随着荷载的增加，压区钢管和钢骨的应变始终保持直线分布，拉区钢管和钢骨的应变则逐渐偏离了直线.但总体看来，仍可近似认为钢管和钢骨变形相协调.2.3 挠曲变形由试验得到试件在不同受力阶段的挠度沿长度分布情况，见图5(图中虚线为正弦曲线)，纵坐标为挠度u，横坐标为试件上各点距跨中的距离L.由图可见，此类组合构件屈曲时轴向挠曲变形与正弦半波曲线吻合较好.图4 截面应变分布图5 典型挠度曲线从荷载的增量与挠度变化幅度来看，荷载较小时，竖向挠度变化幅度基本相同，当荷载达到极限荷载的85%时，竖向挠度增长速度逐渐加快，且增加速度与配骨指标ρ成反比，这说明内部钢骨的存在增加组合试件的抗弯刚度，延缓了构件因变形过大而导致的破坏.2.4 紧箍力分析钢管混凝土的承载力高于空心钢管是因为内部核心混凝土在钢管的约束下处于三向受力状态，特别是钢管对高强混凝土的约束效应，使混凝土的抗压强度明显提高［8］.紧箍力是由于混凝土的横向变形系数大于钢材的泊松比，在钢管和混凝土的界面间产生，它使混凝土三向受压，钢管双向受力，仍保持弹性工作.本试验通过研究钢管表面的横向和纵向应变比值|εh/εl|与相对弯距(M/Mu)之间的关系，见图6，来分析紧箍力的影响因素.由图可知，受拉区钢管的|εh/εl|均小于0.2，说明受拉区混凝土的横向变形没有超过钢管的横向变形，混凝土处于单向受力状态;受压区钢管的|εh/εl|均大于0.3，说明受压区混凝土的横向变形超过钢管的横向变形，钢管的紧箍作用开始发挥作用，内部混凝土在内外钢材的双向紧箍力作用下处于三向受压状态，当达到极限弯矩的80%左右时混凝土达到极限压应变(图中A点)，体积急剧膨胀，钢管表面的横向和纵向应变比值|εh/εl|明显加大，紧箍作用进一步加强，组合构件承担的荷载仍在上升.图6 M/Mu相对|εh/εl|曲线此外，配骨指标和加载方向对紧箍力的发挥作用都有一定的影响:1)加载方向一定时，配骨指标ρ越大，钢材的纵向变形越小抗弯能力越强，进而使|εh/εl|增加，但紧箍作用发挥不明显;配骨指标ρ较小，钢管表面横向变形速率加快，|εh/εl|增加速度较快，紧箍作用发挥明显.2)配骨指标一定时，由于强轴方向的抗弯能力强，这使混凝土受压区面积比弱轴大，因此钢管对混凝土的环箍作用发挥显著，即混凝土达到极限压应变之前(A点)受压区钢管的|εh/εl|就大于0.3，见图6(a);而弱轴方向在混凝土达到极限压应变之前(A 点)受压区钢管的|εh/εl|在0.3左右，钢管对混凝土的环箍作用发挥不明显，见图6(b);此外，强轴的翼缘与钢管对混凝土形成双重紧箍效应，要强于弱轴的腹板与钢管对混凝土形成的双重紧箍力.3 承载力计算根据钢管钢骨高强混凝土的受力特点和破坏机理，结合钢管混凝土和钢骨混凝土抗弯承载力计算方法，本文提出了钢管钢骨高强混凝土抗弯承载力简化计算公式，以钢管混凝土的统一理论为基础，结合钢结构抗弯承载力公式，提出公式的简化形式为式中:B=0.175 9 fty/235+0.974;C=0.030 9 -0.103 8 fck/20;D=0.156fsy/235+0.479，γm为截面塑性发展系数;Wscs为钢管钢骨混凝土净截面模量;fy scs为钢管钢骨混凝土轴心抗压强度.3.1 截面模量Wscs截面模量与截面惯性矩有关，圆形截面惯性矩为I=πD4/64;工字钢可通过型钢表或计算得到绕不同轴的惯性矩.则钢管钢骨高强混凝土组合构件的截面模量的计算公式为式中:Dt为钢管直径;Is为内部钢骨惯性矩.3.2 截面塑性发展系数γm塑性发展系数是考虑构件受力时截面有一定的塑性发展，它等于截面塑性弯矩与截面边缘刚达到屈服应力时的截面弯矩的比值，考虑到截面在受力时不能无限制的应用塑性，所以规范规定对于一定的截面只利用一部分截面塑性，规范对于给定的截面给出了截面塑性系数的值［9］.考虑钢材强度、混凝土等级、配骨指标和套箍指标，通过计算得到钢管钢骨高强混凝土的抗弯极限值Mu，代入式(1)得γm=Mu/(fyscsWscs)，通过大量数据分析得知，塑性发展系数γm与套箍指标θ、配骨指标ρ以及钢骨与钢管之间的距离有着直接的关系，通过数据回归得到钢管钢骨高强混凝土的塑性发展系数γm，其表达式为式中:hs为钢骨高度，当弱轴加载时则为翼缘宽度.将式(2)—(4)代入到式(1)中，即可得钢管钢骨高强混凝土组合构件的简化计算公式.3.3 公式验证为了验证钢管钢骨高强混凝土组合构件抗弯承载力计算公式的正确性，将理论计算结果与试验值比较，见表1，其平均误差为1.013，离散系数为0.024，结果非常接近，简单且精确，适合在工程中广泛采用.4 结论1)通过5个钢管钢骨高强混凝土构件抗弯承载力的试验研究，可知，钢管钢骨高强混凝土受弯矩作用下，当加载方向一定时，极限弯矩值随配骨指标的增加呈现非线性增长，且变形刚度明显加大，跨中挠度减小;当配骨指标一定时，极限弯矩值随惯性矩的增加基本呈线性增加，跨中挠度弱轴大于强轴.2)钢管钢骨高强混凝土在整个加载过程中，截面始终保持平面，且组合构件在同一平面内，协同工作;挠度变形曲线符合正弦半波分布.3)紧箍力沿截面的分布不均匀.在受拉区钢管对混凝土基本没有紧箍效应;在受压区钢管对混凝土的紧箍作用随配骨指标的增加而减小，且强轴的紧箍效应要比弱轴明显.4)建立了钢管钢骨高强混凝土抗弯构件的承载力计算公式，理论计算结果与试验结果吻合很好，但是公式适用性还需要试验进一步验证.参考文献:［1］韩林海.钢管混凝土结构——理论与实践［M］.2版.北京:科学出版社，2007. ［2］BRUNEAU M，AND MARSON J.Seismic design of concrete-filled circular steel bridge piers［J］.Journal of Bridge Engineering，2004，9(1):24-34.［3］叶列平，方鄂华.钢骨混凝土构件的受力性能研究综述［J］.建筑科学，2000，33(5):1-12.［4］王连广，李立新.国外型钢混凝土(SRC)结构设计规范基础介绍［J］.建筑结构，2001，31(2)，23-24.［5］European Committee for Standardization.Eurocode 4:design of composite steel and concrete structures［M］.London:British Standard Institution，1994.［6］赵大洲，王清湘.钢骨-钢管混凝土组合柱承载力分析［D］.大连:大连理工大学，2003.［7］蔡绍怀.现代钢管混凝土结构［M］.北京:人民交通出版社，2003.［8］刘界鹏，张素梅，郭兰慧.圆钢管约束高强混凝土短柱的轴压力学性能［J］.哈尔滨工业大学学报，2008，40(4):528-531.［9］中华人民共和国建设部.GB 50017—2003.钢结构设计规范［S］.北京:中国计划出版社，2003.。

引言钢管混凝土是具有强度高、塑性好、施工方便、节省混凝土等优势的组合结构材料，是超高强混凝土在高层建筑、大跨度桥梁中应用最有效和经济的结构形式，尤其是在西部山区桥梁有广阔的应用前景。

然而，目前我国桥梁工程中钢管混凝土的核心混凝土强度不高，主要集中在C40～C60，设计规范也限于核心混凝土≤C80的钢管混凝土，因材料强度有限，用于高墩、大跨桥梁时，仍会出现钢管混凝土结构构件截面较大、安装风险高、混凝土用量多且灌注难度大等问题。

采用超高强混凝土（≥C100）填充钢管，形成钢管超高强混凝土是解决这一问题的有效措施之一[1-3]。

对于钢管超高强混凝土的核心混凝土，有研究采用活性粉末混凝土（RPC）或超高性能混凝土（UHPC），但由于无粗骨料，其收缩、徐变问题突出[4-5]，另外，RPC、UHPC对集料要求高，主要采用石英砂或优质天然砂，且需蒸压养护，制备困难且成本高，在山区桥梁中应用具有很大的局限性。

可见，利用普通砂石集料、常规方法制备钢管超高强混凝土的核心混凝土显得尤为重要。

因此，本文采用常规材料、设备与方法，通过系统试验研究，探讨水胶比、胶凝材料用量及组成、钢纤维体积掺量等配合比参数对超高强混凝土的工作性能、力学性能和体积稳定性的影响规律，提出钢管超高强混凝土制备及配合比参数要求，为其工程推广应用提供技术支撑。

1、材料与方法1.1 试验材料水泥：采用峨胜P·O 52.5水泥，其技术指标见表1；粉煤灰微珠：需水量比94%，烧失量0.9%，其技术指标见表2；硅灰：SiO2含量93%，需水量比122%，28d活性指数105%，其技术指标见表3；膨胀剂：主要成分为氧化钙、氧化镁和硫铝酸盐，水中7d限制膨胀率0.063%，空气中21d限制膨胀率0.035%；粗集料：玄武岩碎石，由5～10mm与10～16mm粒级组成的连续级配骨料；细集料：岩石破碎机制砂，石粉含量3.3%，堆积密度1717kg/m3，细度模数3.0；纤维：镀铜短细直钢纤维，长度13mm，直径0.2mm，长径比65，抗拉强度3000MPa；外加剂：聚羧酸减水剂，固含量50%，减水率55%；水：自来水。

方钢管混凝土纯弯构件力学性能及承载力的研究韦灼彬(海军后勤学院 300450)陶 忠 韩林海 (哈尔滨建筑大学 150008)摘要:利用轴压方钢管混凝土中钢和混凝土的应力-应变关系模型,采用数值分析方法对方钢管混凝土纯弯构件进行分析,分析结果和试验结果吻合良好。

关键词:方钢管混凝土 纯弯构件 承载力RESEARC H FOR THE BEHAVIOR AND LOAD BEARING C APAC ITY OF SQUARE CONC RETE FILLED STEEL TUBES SUBJEC TED TO BENDINGWei Zhuobin Tao Zhong Han Linhai (Institute of Logistic Navy 300450)(Harbin Universi ty of Architecture and Civil Engineering 150008)Abstract:M odels of stress strain of the steel and the core concrete of square concrete filled steel tubes subjected to axial compression are useded in this paper,numerical analysi s methodis applied for the analysis of load deforma tion curve of square concrete filled steel tubes subjected to bendi ng.T he analytical results agree w ell with those of tes ts.Keywords:s quare concrete filled steel tube ben ding capacity研究方钢管混凝土的纯弯力学性能,将有助于深入认识压弯构件的工作机理。

钢管超高强混凝土受弯力学性能试验研究
周孝军;占玉林;牟廷敏
【期刊名称】《建筑结构》
【年(卷),期】2024(54)6
【摘要】以官盛渠江大桥为依托,通过3组共6个受弯试件的模型试验,探讨钢管超高强混凝土(抗压强度fcu=80.3~115.2MPa)的受弯力学性能,研究混凝土强度对钢管超高强混凝土的抗弯承载力、变形特征与失效模式的影响。

试验结果表明:钢管超高强混凝土的受弯破坏模式与普通钢管混凝土相同,主要为挠度过大而失效,呈整体弯曲破坏,受压区有局部鼓屈;试件进入屈服阶段后,承载力降低较少,具有很好的弯曲延性性能;管内混凝土主要对钢管提供横向约束,避免钢管过早受弯压陷屈曲;在截面含钢率一定时,管内混凝土强度增长对钢管超高强混凝土受弯构件的受弯破坏模式、承载力与延性性能的影响较小。

【总页数】6页(P32-37)
【作者】周孝军;占玉林;牟廷敏
【作者单位】西华大学建筑与土木工程学院;西南交通大学土木学院;四川省钢管混凝土桥梁工程技术研究中心
【正文语种】中文
【中图分类】TU398.9
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