發(fā)布時間：2020-11-21 02:29

　　 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在當前橋梁工程中應用日漸廣泛,甚至成為拱橋的主流結(jié)構(gòu)形式。但因施工質(zhì)量、混凝土收縮徐變等原因產(chǎn)生的脫空缺陷制約著鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的使用性能。本文沿著目前主流的治理思路,創(chuàng)新性地采用MPC復合材料對脫空鋼管混凝土進行二次灌漿處理,并考察MPC復合材料加固處理對鋼管混凝土軸壓性能的恢復,本文主要完成了以下工作:本文基于已有研究,介紹并分析了鋼管混凝土的工作機理,并且基于極限平衡理論,完善了對脫空鋼管混凝土的極限承載力的理論推導,對脫空缺陷有了更深的理論理解,從極限平衡角度分析了脫空對鋼管混凝土軸壓性能的影響程度。其次,根據(jù)研究需要,設計了脫空率、含鋼率、加固狀況各不相同的21個鋼管混凝土短柱試件,并完成了鋼材、混凝土、MPC復合材料各自的材料基本性能試驗。此后,完成了對試件軸壓試驗的測點布置、試驗方案、加載方式的研究及選定。根據(jù)制定的科學試驗方案,對21個試件的加載全過程進行了位移、應變監(jiān)測,并記錄了不同試驗參數(shù)下外圍鋼管的變形形態(tài)以及內(nèi)部混凝土、MPC復合材料的破壞形式。分析試驗結(jié)果表明,MPC復合材料對不同脫空率、含鋼率的鋼管混凝土試件的軸壓性能均有優(yōu)異的加固效果。通過總結(jié)已有研究并結(jié)合試算工作,選定了適宜的鋼材、混凝土本構(gòu)關系、材料間的接觸關系,并結(jié)合之前對MPC復合材料的實際材料試驗結(jié)果,建立了全體21個試件的有限元模型,運用ABAQUS軟件進行了加載全過程的非線性有限元求解。計算結(jié)果與試驗結(jié)果基本吻合,起到了相互驗證、相互補充的作用。提取有限元結(jié)果,對完整試件、脫空試件、加固試件的應力分布、受力特點、承載力變化、鋼管側(cè)向變形特點等進行了詳盡地分析,最終結(jié)果表明MPC復合材料能夠有效提高脫空缺陷鋼管混凝土的軸壓性能、改善應力分布、抑制鋼管內(nèi)凹變形程度,且對不同工況下的缺陷試件均有很好的適應性,加固效果穩(wěn)定,均能將缺陷試件的極限承載力恢復至原試件的90%以上。最后對MPC復合材料加固效果進行了參數(shù)分析,計算了不同參數(shù)對不同MPC類型加固效率的影響,得到了相關規(guī)律,并與試驗相互驗證。
【學位單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TU398.9
【部分圖文】：

鋼管混凝土脫空缺陷脫空缺陷主要產(chǎn)生原因主要有兩大方面，第一類為鋼管混凝土拱橋在空

與鋼管內(nèi)壁脫粘并形成環(huán)形的空腔。第一類托空權(quán)限常稱為“球冠形脫空缺陷”，第二類稱為“環(huán)形脫空缺陷”。圖1-2 鋼管混凝土脫空缺陷類型示意圖目前來說，二次灌漿法是對鋼管混凝土脫空缺陷進行加固處理的主流手段，所謂“二次灌漿法”，為在檢測到有脫空缺陷處對該處鋼管進行開孔，并注入水泥砂漿液或改性環(huán)氧砂漿填充補空，恢復原結(jié)構(gòu)部分承載力。二次灌漿之后，一般要對該處脫空部位進行超聲檢測，判斷是否仍有脫空以及是否需要重復灌漿[2]。此外，目前還有在脫空鋼管混凝土外側(cè)采用稍大的新鋼管進行焊接、灌注，使其與原脫空的鋼管共同受力的加固方法，以及橫穿螺栓、外套法蘭盤等加固方法。哈爾濱工業(yè)大學劉貴位教授課題組經(jīng)過數(shù)年研發(fā)以及試驗工作，研制出具有高強、韌性好、施工方便的 MPC 復合材料。由于 MPC 復合材料問世時間相對較短

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文-9-圖2-1 核心混凝土以及外圍鋼管應力狀態(tài)示意圖2.2.1 核心混凝土三向受壓極限對于上述混凝土的三向受壓應力狀態(tài)，根據(jù)材料在線彈性范圍內(nèi)的廣義虎克定律，得到核心混凝土三向應變[24]：1 1 2 32 2 1 33 3 1 21[ ( )]1[ ( )]1[ ( )]EEE (2-1)從上式可以看出，當核心混凝土處于三向受壓狀態(tài)，因其三向應變隨之減小，各向應力值相應增大，能夠使極限承載力得到提高。根據(jù)鐘善桐[25]的研究，鋼管混凝土受荷時的組合性能和破壞性質(zhì)隨套箍系數(shù) 的不同而不同，套箍系數(shù)計算方法如下式：s y yc ck ckA f fA f f (2-2)其中 為鋼管混凝土構(gòu)件的套箍系數(shù)，sA 為鋼管截面的面積
【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 黃鑫;姜景山;黃誠;徐彤;沈陳;黃志鵬;;淺析鋼管混凝土的性能及應用[J];海峽科技與產(chǎn)業(yè);2018年07期

2 牟廷敏;范碧琨;趙藝程;李勝;;鋼管混凝土橋梁在中國的應用與發(fā)展[J];公路;2017年12期

3 陳建城;潘艷;李娜;;鋼管混凝土承載力計算理論分析[J];建材與裝飾;2018年16期

4 王冬娜;;新型鋼管混凝土技術(shù)與運用實踐研究[J];居舍;2018年10期

5 羅露露;;鋼管混凝土受壓承載力計算理論與影響因素分析[J];山西建筑;2018年20期

6 黃登;黃遠;陳桂榕;朱正庚;彭勃;;鋼管混凝土疊合柱的抗震延性研究[J];地震工程與工程振動;2016年06期

7 石巖;孫海超;張紀剛;;鋼管混凝土組合平臺抗冰彈塑性分析[J];低溫建筑技術(shù);2017年05期

8 劉殿忠;姚仕韜;;鋼管混凝土及其防治缺陷的措施[J];四川建材;2017年08期

9 許惠清;溫宇平;;鋼骨—鋼管混凝土組合柱的研究進展[J];山西建筑;2016年05期

10 黃鵬;;鋼管混凝土疊合柱的構(gòu)造及軸壓靜力性能[J];黑龍江科技信息;2014年34期

相關博士學位論文 前10條

1 熊清清;L形雙板連接鋼管混凝土組合異形柱力學性能研究[D];天津大學;2017年

2 朱海清;埋入式鋼管混凝土橋墩與鋼筋混凝土梁節(jié)點抗震性能研究[D];武漢理工大學;2017年

3 武立偉;礦用鋼管混凝土套筒灌漿連接性能試驗研究[D];華北理工大學;2018年

4 劉記雄;T形鋼管混凝土組合柱—鋼筋混凝土梁邊節(jié)點抗震性能研究[D];武漢理工大學;2015年

5 祁佳睿;裝配式鋼管混凝土剪力墻抗震性能試驗及理論研究[D];天津大學;2017年

6 許成祥;鋼管混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震性能的試驗與理論研究[D];天津大學;2003年

7 李斌;鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的研究[D];西安建筑科技大學;2005年

8 霍靜思;火災作用后鋼管混凝土柱—鋼梁節(jié)點力學性能研究[D];福州大學;2005年

9 丁睿;工程健康監(jiān)測的分布式光纖傳感技術(shù)及應用研究[D];四川大學;2005年

10 劉威;鋼管混凝土局部受壓時的工作機理研究[D];福州大學;2005年

相關碩士學位論文 前10條

1 彭勃;基于MPC復合材料的脫空缺陷鋼管混凝土加固研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2019年

2 路博;波紋鋼管混凝土受彎力學性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2019年

3 楊正武;大跨度鋼管混凝土勁性骨架拱橋收縮徐變效應分析[D];西華大學;2019年

4 熊公玉;高強鋼絲網(wǎng)片增強鋼管混凝土軸壓短柱力學性能研究[D];廣東工業(yè)大學;2019年

5 李春潔;大跨度鐵路鋼管混凝土簡支拱施工技術(shù)研究[D];安徽理工大學;2019年

6 張青松;不同邊界條件的鋼管混凝土橋墩與車輛撞擊動態(tài)分析[D];合肥工業(yè)大學;2019年

7 賈明暉;鋼管混凝土復合樁橫軸向承載特性試驗研究[D];長安大學;2019年

8 梅寶瑞;CFRP約束鋼管混凝土偏心受壓柱的力學性能研究[D];東北石油大學;2019年

9 趙浩東;高溫應力作用下鋼管柱混凝土的數(shù)值模擬[D];合肥工業(yè)大學;2019年

10 汪洋;高強鋼管混凝土收縮徐變試驗研究[D];廣州大學;2019年

本文編號：2892377