自应力钢管混凝土简介
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钢管混凝土柱的概况及优缺点钢管混凝土柱的概况及优缺点钢管混凝土是指在钢管中填充混凝土而形成的构件。
钢管混凝土研究最多的是圆钢管,在特殊情况下也采用方钢管或异型钢管,除了在一些特殊构造当中有采用钢筋混凝土的情况之外,混凝土一般为素混凝土。
早在十九世纪八十年代就出现了钢管混凝土构造,最初用作桥墩,然后渐渐地用作建筑物中的柱子。
在我国,六十年代开始了这种构造的研究,并首先用于首都地铁工程中。
##站至苹果园的地铁线路上,在##站和前门站的站台工程中首次试用,经济效果很好;和传统采用的钢筋混凝土柱相比,不但施工简捷得多,而且体积小,增加了地下有效使用空间,因此,在随后建造的地铁环线工程中,所有的站台柱,全部采用了钢管混凝土柱。
从七十年代开始,在工业厂房、高炉和锅炉构架及变电和输电塔架等工程中,钢管混凝土得到了推广应用。
工业厂房中采用钢管混凝土柱的有本钢、**、首钢及近几年**工程中的大量重工业厂房,还有各地的造船厂和火力发电厂等,厂房跨度最大的L=54m,柱高达60—70m,,桥式吊车最大的为Q=l00t 重级工作制吊车。
钢管混凝土在我国的应用范围很广,发展很快。
从应用范围和发展速度两个方面都能列于世界前列。
自八十年代后期开始,钢管混凝土由于本身具有的优点.开拓了两个新的应用领域。
一个是公路和城市桥梁,另一个是高层和超高层建筑。
钢管混凝土具有以下基本特点:1. 承载力大大提高:试验和理论分析证明,钢管混凝土受压构件的强度承载力可以到达钢管和混凝土单独承载力之和的1.7~2.0倍。
2. 具有良好的塑性和抗震性能:在钢管混凝土构件轴压试验中,试件压缩到原长的2/3,构件表面已褶曲,但仍有一定的承载力,可见塑性非常好。
钢管混凝土构件在压弯剪循环荷载作用下,水平力P与位移;之间的滞回曲线十分饱满,说明有很好的吸能能力,基本无刚度退化,它的抗震性能大大优于钢筋混凝土。
3. 经济效果显著:和钢柱相比,可节约钢材50%,降低造价45%;和钢筋混凝土柱相比,可节约混凝土约70%,减少自重约70%,节省模板100%,而用钢量约略相等或略多。
钢管混凝土的工作原理及其应用领域介绍示例1:The working principle of reinforced concrete is based on the combination of steel bars and concrete. Steel bars, also known as reinforcement, are embedded within the concrete to provide tensile strength. Concrete, on the other hand, is a mixture of cement, aggregates, water, and sometimes additives. When these two materials are combined, they create a strong and durable composite material.The steel bars in reinforced concrete act as the primary load-bearing element, resisting tensile forces. Concrete, on the other hand, provides compressive strength, protecting the steel bars from corrosion and fire. This combination allows reinforced concrete to withstand a wide range of structural loads, making it a preferred choice in construction.Reinforced concrete finds extensive applications in various fields. In the construction industry, it is widely used in the construction of buildings, bridges, dams, and other infrastructure projects. Its versatility, strength, and durability make it suitable for both residential and commercial structures.In the field of civil engineering, reinforced concrete is used in the design and construction of foundations, retaining walls, and underground structures. Its ability to resist forces from the ground and provide stability makes it an ideal choice for these applications.Moreover, reinforced concrete is also used in the transportation sector for the construction of roads, tunnels, and railway structures. Its ability to withstand heavy loads, such as vehicles and trains, makes it an essential material in this field.Overall, the working principle of reinforced concrete, which combines steel bars and concrete, along with its applications in various fields, makes it a crucial material in the construction industry. Its strength, durability, and versatility have made it a preferred choice for many construction projects worldwide.钢管混凝土的工作原理是基于钢筋和混凝土的结合。
钢管混凝土的特点及工程应用钢管混凝土结构是目前发展较快的结构类型。
本文就钢管混凝土结构的特点是工程应两方面作了介绍,使读者对钢管混凝土结构有更详细的了解。
标签:钢管混凝土特点工程应用钢管混凝土是在劲性钢筋混凝土和螺旋钢筋,混凝土的基础上演变和发展起来的,是由混凝土填入钢管内而形成的一种新型组织结构。
钢管混凝土利用钢管和混凝土两种材料的受力过程中的相互作用,即钢管对混凝土的约束作用使混土处于复杂的应力状态之下,使混凝土的强度得以提高。
同时,由于混凝土的存在可以避免和延缓钢管发生局部屈曲,可以保证其材料性能的充分发挥。
钢管混凝土结构按照截面形式的不同可以分为矩形钢管混凝土结构、圆钢管混凝土结构和多边形钢管混凝土结构等,其中矩形钢管混凝土结构和圆钢管混凝土结构应用较广。
1 钢管混凝土结构的特点1.1承载力高、塑性及韧性好钢管混凝土柱中,钢管对其内部混凝土的约束作用使混凝土处于三向受压状态,提高了混凝土的抗压强度;钢管内部的混凝土又可以有效地防止钢管发生局部屈曲。
研究表明,钢管混凝土柱的承载力高于相应的钢管柱承载力和混凝土柱承载力之和。
钢管和混凝土之间的相互作用使钢管内部混凝土的破坏由脆性破坏转变为塑性破坏,构件的延性性能明显改善,耗能能力大大提高,具有优越的抗震性能。
1.2施工方便,工期缩短钢管混凝土结构施工时,钢管可以做为劲性骨架承担施工阶段施工荷载和结构重量,施工不受混凝土养护时间的影响;由于钢管混凝土内部没有钢筋,便于混凝土的浇注和捣实;钢管混凝土结构施工时,不需要模板,既节省了支模、拆模的材料和人工费用,也节省了时间。
1.3耐火性能较好由于钢管内填有混凝土,能吸收大量的热能,因此遭受火灾时管柱截面温度场的分布很不均匀,增加了柱子的耐火时间,减慢钢柱的升温速度,并且一旦钢柱屈服,混凝土可以承受大部分的轴向荷载,防止结构倒塌。
组合梁的耐火能力也会提高,因为钢梁的温度会从顶部翼缘把热量传递给混凝土而降低。
钢管混凝土的优缺点钢管混凝土的优缺点钢管混凝土是一种在建筑和工程领域中常见的结构材料。
它由钢筋和混凝土组成,将钢筋与混凝土紧密结合,形成具有高强度和耐久性的结构。
钢管混凝土具有许多优点和缺点,下面将详细介绍。
一、优点1. 强度高:钢管混凝土结构由于钢筋的加入,具有很高的抗压和抗张能力,可以承受较大的荷载。
相比之下,传统的纯混凝土结构往往强度较低。
2. 耐久性好:钢管混凝土结构的耐久性较好,可以长时间抵抗风吹雨打、震动、酸碱侵蚀等自然环境的影响。
它的寿命通常比传统的混凝土结构长。
3. 施工方便:钢管混凝土可以在厂房内进行预制,减少现场施工时间和工期,提高施工效率。
此外,它可以根据需要进行切割和连接,便于实现各种形式的结构。
4. 抗震性能好:钢管混凝土结构具有很好的抗震性能。
其弹性模量大,刚度高,可以有效地吸收和分散地震产生的能量,减少建筑物受到的损坏和影响。
5. 火灾安全性高:钢管混凝土的钢管在火灾中具有很好的耐高温性能,可以保护混凝土免受热胀冷缩和火灾的影响,提高建筑物的火灾安全性。
二、缺点1. 成本较高:与传统的混凝土结构相比,钢管混凝土的施工成本较高。
这是由于其需要使用大量的钢筋和混凝土材料,并需要进行预制和组装等特殊工艺。
2. 维护困难:钢管混凝土结构一旦出现损坏或破坏,修复和维护较为困难。
特别是对于埋入土中的部分,需要进行专门的检测和维护,增加了维护成本和工作量。
3. 对环境影响较大:钢管混凝土的生产过程需要消耗大量的能源和资源,同时会产生大量的二氧化碳等废气和废水。
这对环境造成了不可忽视的影响。
以上是钢管混凝土的优点和缺点的详细介绍。
钢管混凝土作为一种常见的结构材料,具有广泛的应用前景和潜力。
然而,在实际应用中,需要综合考虑其优点和缺点,根据具体情况做出合理的选择。
附件:1. 钢管混凝土相关设计图纸2. 钢管混凝土施工工艺说明书3. 钢管混凝土检测报告法律名词及注释:1. 混凝土:指通过水泥、砂、石等材料按一定比例混合制成的人造石材,广泛用于建筑和工程领域。
钢管混凝土综述引言钢管混凝土是一种结构材料,由钢管和混凝土组成。
该材料具有高强度、高刚度和耐久性,广泛应用于桥梁、大型建筑物和高层结构等领域。
本文将从钢管混凝土的原理、分类、应用和优缺点等方面进行综述。
原理钢管混凝土的原理是将钢管作为混凝土的模板,然后在模板中灌入混凝土,并使其固化硬化。
通过这种方式,钢管与混凝土相互配合,形成一个整体化的结构。
分类根据钢管与混凝土之间的关系,钢管混凝土可分为两种类型:1.钢管内配混凝土型:钢管作为混凝土的模板,填满混凝土后,形成一个整体的结构。
2.钢管外包混凝土型:钢管作为外部的包围,混凝土灌入其中,使其形成一个整体的结构。
应用桥梁钢管混凝土在桥梁中的应用非常广泛。
其具有高强度、高稳定性和耐腐败性等特点,可以用于建造各种桥梁,如悬索桥、钢拱桥和斜拉桥等。
建筑物钢管混凝土在建筑物中的应用也非常广泛。
其具有高强度、高稳定性和隔音防火的优点,可以用于建造各种建筑物,如高层建筑、工业厂房、仓库和停车场等。
其它领域此外,钢管混凝土也可以用于水利工程、地下工程和海洋工程等领域。
其具有耐腐败性、高强度和耐久性等特点,可以在恶劣的环境中长期使用。
优缺点优点1.高强度和高刚度:钢管混凝土具有很好的抗震和抗风性能。
2.耐久性:钢管混凝土具有耐腐败性和耐久性,可以长期使用。
3.环保节能:钢管混凝土使用的材料都可以循环利用,对环境污染较少。
4.施工方便:钢管混凝土的施工过程简单,不需要大量的工人和设备。
缺点1.成本较高:钢管混凝土的成本较高,需要大量的钢材和混凝土。
2.维护困难:钢管混凝土在使用过程中出现问题,维护不易,需要专业人士进行修复。
3.受限于结构大小:钢管混凝土受限于其结构大小,无法应用于一些大型结构。
钢管混凝土作为一种结构材料,具有高强度、高刚度、耐久性和环保节能等特点,广泛应用于桥梁、大型建筑物和高层结构等领域。
尽管其成本较高,但其优点仍然受到了广泛的认可和应用。
钢管混凝土结构的优缺点简述(全文)钢管混凝土结构的优缺点简述(全文)一:引言钢管混凝土结构是一种由钢管和混凝土组成的结构体系。
它通过钢管的加固作用,使混凝土具有更高的抗拉和承载能力。
本文将对钢管混凝土结构的优缺点进行简要介绍。
二:优点2.1 抗震性能优越钢管混凝土结构具有良好的抗震性能,主要体现在以下几个方面:2.1.1 钢管的抗震能力高钢管可以通过拼接组成框架结构,提高整体的抗震能力。
同时,钢管还具有较好的延性,能够在地震中承受较大的变形而不会破坏。
2.1.2 混凝土的抗震性能增强混凝土与钢管的结合形成了一种复合材料,能够充分发挥两者的优势。
混凝土在压力作用下具有较好的韧性,能够有效地吸收地震能量,减小结构受力。
2.2 承载能力强钢管混凝土结构由于钢管的加固作用,使得整体的承载能力得到极大的提升。
钢管能够通过受力方式的改变,将受力传递到混凝土中,从而提高结构的强度和刚度,使其能够承受更大的荷载。
2.3 施工简便钢管混凝土结构的施工相对简便,可以通过组装方式进行,节省了大量的施工时间和人力物力成本。
同时,钢管混凝土结构还能够适应各种复杂施工环境,具有较强的适应性。
三:缺点3.1 造价较高钢管混凝土结构的造价相对较高,主要原因在于钢管材料的成本较高,并且施工过程中需要进行精确的加工和连接。
这使得钢管混凝土结构在一些经济条件较差的地区应用受限。
3.2 维护困难由于钢管和混凝土的组合特性,使得钢管混凝土结构的维护较为困难。
一旦出现损坏或漏水等问题,修复和维护工作相对复杂,且需要较大的经济投入。
四:附件本文档涉及附件:无五:法律名词及注释本文所涉及的法律名词及注释:无----------钢管混凝土结构的优缺点简述(全文)一:概述钢管混凝土结构是一种由钢管和混凝土组合而成的新型结构形式。
它通过钢管与混凝土的相互作用,充分发挥两者的优势,广泛应用于建筑工程中。
本文将从多个方面介绍钢管混凝土结构的优缺点。
二:优点2.1 强度高钢管混凝土结构由于钢管的加固作用,使得整体的强度得到极大提升。
自应力钢管混凝土1、自应力混凝土概述膨胀混凝土由法国的H.Lossier于1936年发明并获得专利,经过30多年的起起落落,直到上世纪60年代才有了较大的发展。
1955年左右前苏联研究者创造了硅酸盐自应力水泥,并开始应用于地下工程、机场、公路、大跨度薄壳等结构;美国的A.Klein研制了硫铝酸盐膨胀水泥并在工程中得到大量的工程应用;日本也在上世纪60-70年代发展膨胀水泥。
中国最早是中国建材研究院于1957年研制成功硅酸盐自应力水泥,其后一直停滞,直到改革开放才取得较快的发展。
膨胀混凝土具有体积膨胀性,有膨胀就必定有外部约束作用。
在不同形式的约束下膨胀混凝土就会呈现不同宏观性能,内部结构就会不同程度的发生变化。
混凝土膨胀时会对其约束体施加拉应力,根据作用力与反作用力的原理,约束体对其产生相应的压应力,由于此压应力是利用混凝土自身的化学能(膨胀能)张拉钢筋或其他约束体产生的,有别于外部施加的机械预应力,所以称之为自应力。
按自应力大小不同可将膨胀混凝土划分为补偿收缩混凝土和自应力混凝土两大类。
补偿收缩混凝土的自应力较小,主要用于补偿混凝土收缩和填充灌注,自应力一般为O.2~1 MPa,这时由于自应力很小,所以在结构设计中一般不考虑自应力的影响。
自应力混凝土的自应力较大,在结构设计中需要考虑自应力的影响。
目前,自应力混凝土的适用范围较狭窄,在结构中作为部分预应力或发挥减少收缩的辅助作用。
自应力混凝土的膨胀能大,在约束条件下能产生自应力,提高混凝土的抗裂能力,因此作为自应力混凝土压力管中的材料,代替金属管材应用于市政输水、工业用排灰排气管、输气管线工程、农业用输水管中。
经过长期的应用,积累了丰富的实践经验,形成了一套成熟的自应力混凝土管设计、制造、施工体系。
中国建筑材料科学研究院是我国膨胀混凝土的发源地,从1965年起,开展了硅酸盐自应力水泥(M型)的研究,混凝土自应力值为2~3MPa。
1974起,该院陆续研制成功自应力铝酸盐水泥(ASC)和自应力硫铝酸盐水泥(SAEC),混凝土自应力值为4~8MPa。
钢管高强低热微膨胀混凝土自应力试验研究说起钢管高强低热微膨胀混凝土自应力试验,哎呀,这个名字一听就让人有点头大,是不是?但它的背后故事挺有意思的。
这种混凝土一开始就给人一种很神秘的感觉,钢管、高强、低热这些词一捆绑,搞得我们一脸懵。
不过,要是把它放在生活中来理解,倒是能明白其中的玄机。
想象一下,我们做个建筑工程,给钢管包上混凝土,然后这混凝土有着一种特别的性质,它不爱发热,也不容易膨胀,这就像是一个不容易生气、不容易变形的“老好人”,你说是不是很特别?咱们先来聊聊“高强低热”这几个字。
钢管本身就是结实得很,像一个无坚不摧的钢铁大汉。
而混凝土加了这些特点,就像是给钢铁大汉披上一层“超级防护服”,不光不怕热,还特别耐磨。
低热其实是指混凝土在凝固的时候不会像普通混凝土那样发出大量的热,这样就能避免因为热量过大而引发一些裂缝,像是吃了过多辣椒的嘴巴,一下子就火辣辣的痛。
这种低热的混凝土,不仅使得结构更加稳定,而且能大大减少施工中的风险。
再来说说“微膨胀”这个特性。
你想啊,膨胀膨胀的,顾名思义就是东西往外“张牙舞爪”地膨起来,咱们都知道,混凝土在干硬的过程中是会发生一定的收缩的,嗯,这个时候如果有点微膨胀的作用就能有效抵消这一点,避免“变形跑偏”。
就像是你穿紧身裤,坐下时腿部有点不舒服,拉一拉裤子就舒服了。
微膨胀的混凝土就是给混凝土这种紧身裤的“松弛”提供了一点点空间,让它不至于太压抑。
想要让这混凝土不崩裂、不变形,靠的正是这种“微膨胀”的秘密武器。
不过,这一切要落到实地,还是得经过试验,试验嘛,大家应该不陌生吧。
做这些试验的目的就是让我们搞清楚混凝土在不同环境下到底能不能服从命令,稳稳地站住不打歪。
你想想,要是随便一点,搞不定,那建筑工地不就是变成了“大乱炖”吗?每一块混凝土,都是为了钢筋的稳固、建筑的安全去努力的,所以每一个小小的细节都不能掉以轻心。
而这个“自应力”听起来就更专业了,对吧?其实就是说混凝土本身在硬化的过程中就会产生一些“自我调节”的力量,像是一个调皮的小朋友自己给自己找乐子。
钢管混凝土一、定义1、广义:是指在钢管中填充混凝土而形成、且钢管及其核心混凝土能共同承受外荷载作用的结构构件,按截面形式不同,可分为圆钢管混凝土,方、矩形钢管混凝土和多边形钢管混凝土等。
2、狭义:特指圆钢管混凝土二、原理1、利用横向钢管,对受压混凝土施加侧向约束,使管内混凝土处于三向受压的应力状态,延缓其纵向微裂缝的发生和发展,从而提高其抗压强度和压缩变形能力。
2、借助内填混凝土的支撑作用,增强钢管壁的几何稳定性,改变窑钢管的失稳模态,从而提高其承载能力。
钢管混凝士利用钢管和混凝土中材料在受力过程中的相互作用即钢管对混凝土的约束作用使混凝土处于复杂应力状态之下,从而使混凝土的强度得以提高,塑性和韧性性能大为改善。
同时,由于混凝土的存在可以避免或延缓钢管发生局部屈曲。
可以保证其材料性能的充分发挥;另外,在钢管混凝土的施工过程中,钢管还可以作为浇筑其核心混凝土的模板。
总之通过钢管和混凝土组合而成为钢管混凝±,不仅可以弥补两种材料各自材料的缺点,而且能够充分发挥二者的优点,这也正是钢管混凝土组合结构的优势所在。
三、发展历程所谓"钢管混凝土"是"钢管套箍混凝土"(Stel Tube-Confined Concrete)的简称。
它是由混凝土填人薄壁圆形钢管内而形成的组合结构材料,是套箍混凝土(Confined Concrete)的一种特殊形式1a3。
在国外也有称之为"CmncreteFledStel Tbe"("混凝土填心钢管")的。
但后一种叫法,似不够确切,因为它只从现象上表述了混凝土对钢管的填充,而没有从本质上突出钢管对核心混凝土的套箍约束。
这种叫法就把用混凝土填心的方钢管也包括进去了,而方钢管对核心混凝土并无多大套箍约束作用,不属套箍混凝土之列。
钢管混凝土除具有强度高、重量轻、延性好、耐疲劳、耐冲击等优越的力学性能外,还具有省工省料、架设轻便、施工快速等优越的施工性能一。
自应力钢管混凝土
1、自应力混凝土概述
膨胀混凝土由法国的H.Lossier于1936年发明并获得专利,经过30多年的起起落落,直到上世纪60年代才有了较大的发展。
1955年左右前苏联研究者创造了硅酸盐自应力水泥,并开始应用于地下工程、机场、公路、大跨度薄壳等结构;美国的A.Klein研制了硫铝酸盐膨胀水泥并在工程中得到大量的工程应用;日本也在上世纪60-70年代发展膨胀水泥。
中国最早是中国建材研究院于1957年研制成功硅酸盐自应力水泥,其后一直停滞,直到改革开放才取得较快的发展。
膨胀混凝土具有体积膨胀性,有膨胀就必定有外部约束作用。
在不同形式的约束下膨胀混凝土就会呈现不同宏观性能,内部结构就会不同程度的发生变化。
混凝土膨胀时会对其约束体施加拉应力,根据作用力与反作用力的原理,约束体对其产生相应的压应力,由于此压应力是利用混凝土自身的化学能(膨胀能)张拉钢筋或其他约束体产生的,有别于外部施加的机械预应力,所以称之为自应力。
按自应力大小不同可将膨胀混凝土划分为补偿收缩混凝土和自应力混凝土两大类。
补偿收缩混凝土的自应力较小,主要用于补偿混凝土收缩和填充灌注,自应力一般为O.2~1 MPa,这时由于自应力很小,所以在结构设计中一般不考虑自应力的影响。
自应力混凝土的自应力较大,在结构设计中需要考虑自应力的影响。
目前,自应力混凝土的适用范围较狭窄,在结构中作为部分预应力或发挥减少收缩的辅助作用。
自应力混凝土的膨胀能大,在约束条件下能产生自应力,提高混凝土的抗裂能力,因此作为自应力混凝土压力管中的材料,代替金属管材应用于市政输水、工业用排灰排气管、输气管线工程、农业用输水管中。
经过长期的应用,积累了丰富的实践经验,形成了一套成熟的自应力混凝土管设计、制造、施工体系。
中国建筑材料科学研究院是我国膨胀混凝土的发源地,从1965年起,开展了硅酸盐自应力水泥(M型)的研究,混凝土自应力值为2~3MPa。
1974起,该院陆续研制成功自应力铝酸盐水泥(ASC)和自应力硫铝酸盐水泥(SAEC),混凝土自应力值为4~8MPa。
1980年又研制成功出明矾石自应力水泥(AEC),成果均用于工业生产中。
吴中伟院士曾预言,如果把膨胀、自应力混凝土开发的好,预制产量可达
到普通混凝土的10%。
但目前国内,膨胀混凝土的总用量只占全部混凝土用量的不到0.5%,这是由于自应力混凝土产生的自应力低于机械预应力,如何提高自应力值及扩大自应力混凝土的应用范围是制约自应力混凝土发展的重要问题。
刘江宁研究了不同限制条件下膨胀混凝土的变形及力学性能,对于单向限制膨胀混凝土得出如下结论:膨胀混凝土的限制膨胀率与时间的关系可划分为四个阶段:塑性膨胀阶段,加速膨胀阶段,膨胀平衡阶段和徐变控制阶段;膨胀混凝土的自应力水平,膨胀能和限制条件三者之间互相联系和制约。
对于三向限制膨胀试验得出如下结论:三向限制膨胀混凝土的纵向膨胀率和自应力受到纵向和侧向约束的影响;三向限制条件下膨胀混凝土的强度大幅度提高,分别比自由膨胀和单项限制膨胀混凝土提高2.2倍和1.7倍。
黄承逵等人2001年利用有限元分析法研究了配筋自应力混凝土膨胀特性,人为自应力混凝土的有效自由膨胀值可用有效膨胀系数表示;自应力计算有限元模型,考虑了膨胀和徐变时间过程,可适应各种边界条件和配筋形式,能够给出结构不同部位混凝土自应力发展过程,是对一般自应力混凝土结构进行力学分析的有效方法啪1。
2004年黄承逵等又对钢纤维自应力混凝土的膨胀特性进行试验研,结果表明:自应力混凝土的限制膨胀变形随配筋率的提高而降低,但到一定配筋率后,其降低的幅度趋于平缓,呈现指数的发展规律。
2、自应力钢管混凝土特点
实现钢管混凝土自应力方法主要有两种形式:使核心混凝土膨胀,或使钢管收缩(这些变化是由结构的部件自身产生,故称为自应力)。
钢管收缩方式原理为:利用事先热膨胀的钢管,填满混凝土后,使钢管降温,利用钢管回缩对混凝土产生一个较大的侧压力,这种侧压力是一种相对永久的压力。
对比于混凝土膨胀方式,工艺过于复杂。
混凝土膨胀方式原理为:将膨胀剂添入普通混凝土中,利用膨胀能和钢管的套箍作用产生自应力。
本文主要讨论由膨胀混凝土产生自应力的方式。
混凝土膨胀方式不但能够解决高强混凝土在性能上存在的诸多问题,而且还能改善钢管混凝土的工作性能。
其主要特点如下:
①决钢与混凝土材料结合问题
对于普通钢管混凝土而言,混凝土硬化后存在一定程度的体积固有收缩,影
响了混凝土和钢管的互相结合,混凝土和钢管之间出现脱空;受荷载初期,由于核心混凝土的横向变形系数较小约在0.16,-9.25之间,而钢材的横向变形系数在0.283左右,所以在同样的纵向压应变下钢管的横向应变要大于核心混凝土的横向应变,因此在受荷载初期钢管的径向及环向应变呈负值,人们习惯称之为负紧箍力。
自应力钢管混凝土利用核心混凝土膨胀能,在加载前就使钢管与核心混凝土之间产生紧箍力,这种特性可以解决钢管混凝土脱空问题,弥补钢管混凝土紧箍力出现太迟的缺陷,改善组合材料的工作性能。
②改善核心混凝土性能
三向限制能够充分利用膨胀能,这不仅能使自应力得到大幅度提高,还可以改善混凝土各项性能。
凝结硬化期间核心混凝土处于三向受压状态,密实度及力学性能大为改善;钢管中核心混凝土浇筑后基本处于密封状态,这有利于混凝土水化作用,因此混凝土的徐变也将小于普通混凝土;因钢管的约束限制作用和阻隔作用,切断了核心混凝土与外界的水分交换,这样不但避免表面泌水造成的裂纹,消除了由于养护不及时而造成施工问题,而且也不必担心核心混凝土后期膨胀造成的体积破坏。
③改善钢管混凝土力学性能
钢管混凝土轴心受压时产生套箍力,是钢管混凝土具有优越性能的原因。
但普通钢管混凝土结构,在混凝土横向变形系数随荷载的增加到一定程度时才会出现套箍力。
自应力钢管混凝土在加载初期,由于膨胀能和钢管限制约束的互相作用套箍力已经存在。
钢管对核心混凝土的套箍力控制了加载初期核心混凝土微裂缝的产生和发展,增长了钢管混凝土弹塑性工作区,使其轴压极限承载力较普通钢管混凝土高。
3、自应力钢管混凝土研究现状
王湛等通过试验手段,研究了核心混凝土、自应力钢管混凝土轴心受压构件的屈曲荷载,试验表明:钢管膨胀混凝土性能的改善主要是由于核心内部结构的改变,初应力也起一部分作用;自应力钢管混凝土的弹性模量较普通钢管混凝土高,在弹性阶段可高达20%以上。
武汉理工大学的胡曙光和丁庆生等针对钢管高强膨胀混凝土的特性,围绕钢
管混凝土工程应用中普便存在的脱空和大跨度结构工程中的施工难题做了系统的研究,主要结论如下:
①于自应力钢管混凝土在钢管环向限制较纵向限制容易保证,钢管的环向应变大于纵向应变。
②钢管的应变随着膨胀剂的增大而增大,钢管要限制膨胀能的释放,所以引起的钢管变形就越大。
③钢管外壁的应变在7d内线性增大,15d左右基本趋于平稳。
④钢管中部的应变大于钢管端部的应变。
⑤掺入膨胀剂为10%~12%的钢管混凝土的极限破坏荷载可提高8%左右,采用铝酸盐早强膨胀混凝土较普通钢管混凝土极限破坏荷载可提高7.6%~8%。
可见,采用硫酸盐早强膨胀混凝土比掺加膨胀剂配置的钢管混凝土对短柱轴压承载力的提高效果较好。
苏州水泥制品研究院的招炳泉等配置了具有两种不同膨胀率的自应力钢管混凝土以及作为对比的普通钢管混凝土试件,测定了在三向受限条件下的核心混凝土抗压强度。
在此基础上,利用测到的有效自应力结合普通钢管混凝土理论,提出了轴心受压短柱抗压强度提高系数K和承载力肌。
李帼昌对自应力钢管轻骨料混凝土做了系统的研究,结果表明:自应力钢管轻骨料核心混凝土的最大平均压应力随含钢率的提高而加大;自应力钢管轻骨料混凝土轴压短柱破坏以核心混凝土的破坏而告终。
大连理工大学尚作庆等人结合自应力混凝土和自密实混凝土各自的特点设计出了适合浇筑的自密实自应力混凝土,得出以下结论:自密实自应力混凝土在钢管内能保持良好的密实性,并能使结构产生较大的自应力;自应力钢管混凝土的含钢率、水泥用量、构件截面尺寸及长细比均能影响自应力的大小。
详情请参考:
重庆交通大学
硕士学位论文
自应力钢管混凝土设计理论研究
姓名:黄雅宁
申请学位级别:硕士
专业:市政工程
指导教师:周水兴
20100401。