钢管混凝土结构的应用及发展的若干问题

在介绍钢管混凝土结构的特点的基础上 ,介绍了钢管混凝土结构的研究与发展现状 ,列举了钢管混凝土结构在我国的应用 ,并对钢管混凝土结构发展需要解决的问题进行了探讨。     

大直径、大跨度钢管混凝土顶升施工技术

研究目的:根据雁盐黄河大桥钢管混凝土施工,对泵送顶升钢管混凝土进行研究,解决钢管混凝土的施工难题。研究方法:结合桥址、地形等进行经济技术比较,采用结构分析计算和结构变形等方法,对对称顶升钢管混凝土进行了研究。研究结论:通过雁盐黄河大桥钢管凝土泵送顶升施工实践,说明钢管混凝土配合比设计和设备选型是保证混凝土连续灌注的关键,对大跨度、大直径钢管混凝土拱桥可以采用两岸对称、上下游不对称的方式泵送顶升施工灌注钢管混凝土。     

受多重约束的钢管内混凝土受力性能数值分析

基于受多重约束的钢管内混凝土受力性能试验研究结果,运用有限元软件ANSYS建立带有芯钢管的钢管混凝土节点核心区有限元分析模型,进行受多重约束的钢管内混凝土受力性能数值分析,与试验结果进行了对比,并对影响钢管内混凝土承载能力的因素进行了分析。研究结果表明有限元模型计算所得极限承载力与实测结果吻合较好,同时得到了混凝土强度、外围箍筋强度、芯钢管强度与受多重约束的芯钢管内混凝土极限承载力关系曲线。     

膨胀剂对钢管混凝土瞬时变形和徐变的影响

钢管混凝土中掺入膨胀剂可以补偿核心混凝土的收缩,防止钢管和混凝土脱粘,并且产生一定的膨胀初应力,从而改善钢管混凝土的受力性能。为了考察膨胀剂掺量对钢管混凝土轴压变形的影响,本文以膨胀剂掺量分别为0,4%,8%的钢管混凝土短柱为研究对象,对钢管混凝土在轴压下的瞬时变形和徐变进行了试验研究。结果表明:膨胀剂会改善钢管混凝土的力学性能,随着膨胀剂掺量的提高,钢管混凝土在轴压下的瞬时变形和徐变相应减小。     

钢管混凝土拱肋泵送混凝土脱空成因分析与试验观察

钢管拱肋泵送混凝土脱空问题一直未能较好地解决 ,通过观察有机玻璃管模型模拟灌注混凝土试验 ,验证了钢管混凝土拱肋泵送混凝土脱空形成的原因 ,指出解决钢管混凝土拱肋泵送混凝土脱空问题的关键。     

矩形钢管混凝土梁受弯性能试验研究

通过8根矩形钢管混凝土梁的试验,研究分析了矩形钢管混凝土梁的受力特点和承载能力,结果表明：矩形钢管混凝土梁具有优良的变形能力、较高的承载力和稳定的后期承载力与变形性能,钢与混凝土得到了充分利用。将矩形钢管混凝土梁的受力性能与钢筋混凝土梁和钢梁的受力性能进行了对比分析,矩形钢管混凝土梁在承载力、变形能力、经济效益等方面较之其他梁有一定的优势。     

圆钢管混凝土轴压短柱受力机理影响因素分析

根据钢管混凝土轴压短柱弹塑性全过程分析理论,在试验验证的基础上,对钢管混凝土轴压短柱受力机理进行数值仿真,分析了钢管混凝土加载过程中各内力随纵向应变的变化情况,探讨了含钢率、钢材屈服强度和混凝土强度对钢管混凝土力学性能的影响。研究结果表明:钢管混凝土在受荷过程中,核心混凝土由于受到钢管的约束其纵向应力有较大提高,延性得到显著提高,钢管为混凝土提供径向约束,但其纵向应力大幅度降低;在其他条件相同的情况下,含钢率和钢材屈服强度越高,则钢管混凝土轴压短柱套箍作用越强,承载力越高,延性越好;而混凝土强度越高,则试件套箍作用越弱,延性越差,但承载力越高。     

带肋方钢管混凝土柱的经济性分析

根据近期江西省工程建设的市场行情,计算比较了钢筋混凝土、方钢管混凝土和带肋方钢管混凝土柱的工程造价.比较结果表明:带肋方钢管混凝土柱比方钢管混凝土柱节省了40%左右的钢材费用,降低了29%的工程造价;带肋方钢管混凝土柱的工程造价比钢筋混凝土柱高出35%,但在实际工程应用中,带肋方钢管混凝土具有加快施工和缩短工期的明显优势;在桥墩中采用带肋方钢管混凝土,不仅使墩身具有较大的强度和刚度,而且使桥墩结构轻巧美观,因此综合经济效益良好.     

浅谈钢管混凝土拱桥

对钢管混凝土拱桥进行了简单的概述，介绍了国内外钢管混凝土拱桥的研究现状，综述了我国十多年来在钢管混凝土拱桥的发展及所取得的成果；对钢管混凝土拱桥的发展进行了展望，为今后的建设提供借鉴。     

微膨胀钢管混凝土弹塑性变形试验研究

通过试验研究膨胀剂对钢管膨胀混凝土承载力及应变的影响,确认膨胀剂能在一定范围内通过补偿收缩提高钢管混凝土的承载力,进而研究膨胀剂不同掺量对钢管混凝土在加载情况下弹塑性变形的影响规律。试验得出：对于钢管混凝土,膨胀剂掺量有一极值,而并非呈线性关系;掺加膨胀剂后钢管混凝土构件提高了韧性,降低了脆性,起到了“增韧减脆”的作用。     

高温下钢管混凝土温度场的非线性有限元分析

在高温下,材料的热工性能随温度变化而变化,为了对钢管混凝土耐火性能进行理论分析,了解高温下钢管混凝土的承载力及变形变化规律,首先必须分析钢管混凝土的温度场.高温下混凝土中的自由水汽化、水化物和凝胶等发生分解,这些物理化学反应将吸收热能,从而造成温度滞后.在合理地确定了火灾情况下钢管混凝土柱受火模型的基础上,应用有限元程序ANSYS,假定钢管和混凝土完全接触,采用增大混凝土比热的办法考虑温度滞后的现象,可以较准确计算四面均匀受火下钢管混凝土柱的温度场.其研究工作有助于进一步深入认识钢管混凝土柱在高温下的力学性能和耐火极限.     

南京南站钢管混凝土施工技术研究

研究目的:南京南站"桥建合一"结构,大量采用钢管混凝土柱,但在施工过程中,由于现场施工环境和施工条件的限制,遇到诸多实际工程难题,因此有必要对钢管混凝土施工技术进行研究。针对诸如钢管混凝土柱一次性浇筑高度较大(最大高度18.22 m)、钢管直径较大(直径1 200 mm)、钢管吊装焊接与混凝土浇筑交替进行,管内混凝土流动性和稳定性控制等困难,通过借鉴已往混凝土施工经验,制定各种质量保证措施,应用在实际工程中,确保了混凝土施工的顺利完成。研究结论:(1)一次性浇筑18.22 m钢管混凝土,混凝土原材料可以采用半自密实或自密实混凝土,管内半自密混凝土需人工浇灌和高频振捣;(2)通过混凝土原材料的选择、配合比优化设计以及各种质量保证措施,可以保证钢管混凝土良好的流动性和体积稳定性,从而保证钢管混凝土的填充性能和质量。(3)通过南京南站现场检验,抽样超声波检测可以准确探查钢管混凝土缺陷,有效保障钢管混凝土质量。     

铁路桥梁钢管混凝土结构基本设计参数研究

桥梁结构具有跨度大、承受活载的特点,叠加法能较好地反映大跨度钢管混凝土拱桥施工和运营过程钢管、混凝土应力变化以及结构位移变化的情况。在钢管混凝土桥梁结构设计中,钢管混凝土截面的轴压强度、徐变终极系数、轴压刚度、抗弯刚度等是基本的设计参数,通过分析典型钢管混凝土桥梁的长期测试资料和钢管混凝土结构统一理论的研究成果,对以上关键参数结合铁路桥梁工程的技术特点进行了研究,推导了叠加法设计公式的相关参数。     

钢管混凝土桩低应变动测响应研究

为更好地服务于钢管混凝土桩的低应变测试,文章建立钢管混凝土桩和混凝土桩三维有限元模型,对钢管混凝土桩和混凝土桩的低应变瞬态动测响应进行数值模拟,得到完整桩和缺陷桩的速度响应结果。通过对钢管混凝土桩和混凝土桩的速度时域响应和速度云图的对比,分析钢管混凝土桩桩顶速度时域响应特性和桩身应力波传播特性,同时得出一类典型缺陷钢管混凝土桩顶速度响应曲线的规律。研究结果表明:钢管混凝土桩顶入射波存在与混凝土桩类似的三维效应,当桩身长度较短时,桩顶面距桩心距离越远点的桩底反射波到达时间越早,波峰值越小;应力波在钢管混凝土桩中传播较混凝土桩快,当速度波传播到达一定深度后速度波波前呈拱形传播,对应的混凝土桩呈平面传播;变模量钢管混凝土缺陷桩的缺陷反射波规律和混凝土桩一致,混凝土桩的缺陷反射波较钢管混凝土桩更为显著。     

钢管自密实再生混凝土短柱的承载力计算方法

自密实再生混凝土的骨料粒径较普通混凝土小,且再生骨料的性能较天然骨料低。因此,钢管自密实再生混凝土的承载能力与钢管普通混凝土存在一定差异。本文分析了现有的钢管普通混凝土短柱轴压和偏压承载力计算公式的适用性,基于统一理论和极限平衡理论提出了相应的钢管自密实再生混凝土短柱轴压承载力计算公式,基于经验系数法提出了钢管自密实再生混凝土短柱偏压承载力的计算公式。研究结果表明:所提出的实用计算公式能准确地计算钢管自密实再生混凝土短柱的轴压和偏压承载力。     

自密实混凝土在钢管混凝土拱桥中的应用

通过优选原材料、复合外加剂,采用高掺量粉煤灰和微膨胀技术配制的自密实高性能混凝土,不仅具有优良的工作性且坍落度损失小、可泵性好,同时还具有优良的力学性能和耐久性能。自密实钢管混凝土与普通泵送钢管混凝土的轴心受压对比试验表明,两者的力学性能相近。将自密实混凝土作为钢管内填混凝土应用在钢管混凝土拱桥中,不仅能满足设计所要求的强度、弹性模量等力学指标,具有良好的填充性、抗离析性及混凝土与钢管壁的粘结力,同时满足了施工中采用泵送顶升法浇筑混凝土的技术要求,大大加快了施工进度、确保了工程质量。从材料成本、施工进度及工程质量等方面综合比较来看,自密实混凝土用于钢管混凝土拱桥中具有较好的技术与经济效益。     

大跨度钢管混凝土拱桥施工

在回顾传统混凝土拱桥施工方法的基础上，系统地介绍了钢管混凝土桥的结构特点和近几年来应用于钢管混凝土拱桥的施工方法，并指出了钢管混凝土拱作为一种新材料和施工手段的良好发展前景。     

弱黏结薄壁圆钢管混凝土短柱轴心受压试验

对5个薄壁钢管混凝土短柱进行了轴心受压试验。其中3个试件的钢管内壁与混凝土间的黏结作用被削弱,以研究此状态下核心混凝土与外钢管间荷载的传递方式、外钢管的受力状态以及试件的破坏模式。试验结果表明:削弱核心混凝土与外钢管间的黏结作用造成加载端混凝土的荷载份额增大,在该部分发生局部破坏的可能性增大,钢管纵深部分承担的荷载减少;混凝土内部设置钢管可以增强混凝土的承载能力,同时有利于荷载向纵深传递,使荷载在较大区域内均匀分布,有利于材料性能的充分发挥,可以作为钢管削弱或者核心混凝土与钢管间黏结作用削弱条件下提高承载力的一种构造措施。     

适用双块式轨枕的钢管混凝土柱抗弯性能分析

计算分析了适用于双块式轨枕的钢管混凝土柱抗弯性能。建立圆形截面、矩形截面钢管3点支撑加载有限元模型,计算分析钢管中不灌注混凝土与灌注混凝土时的抗弯性能,并对圆形截面和矩形截面钢管混凝土柱的抗弯性能进行对比分析。结果表明:钢管内灌注混凝土后抗弯性能增加明显,对于双块式轨枕,综合考虑造价,采用宽×高=200mm×500mm的矩形截面钢管混凝土柱抗弯性能最优。     

钢管自密实混凝土轴压受力机理试验研究

通过钢管混凝土短柱轴压试验,研究不同混凝土强度等级、钢管中部是否开小孔或不同高度的横槽以及不同加载方式对钢管自密实混凝土极限承载力、荷载—变形曲线和荷载—横向变形系数曲线的影响,探究钢管自密实混凝土的轴压受力机理。试验结果表明:当钢管与混凝土轴压同时受荷时,采用不同尺寸的应变片或中部某标距范围内的位移计测试可准确记录钢管的轴向变形;随着混凝土强度等级的提高,钢管自密实混凝土极限承载力不断增大,而剩余承载力基本不变;钢管与混凝土是否同时受荷对极限承载力和剩余承载力影响不大;钢管开小孔,钢管自密实混凝土轴向压缩变形性能减弱,钢管轴向承压能力减弱,而极限承载力和剩余承载力基本不变;钢管开槽,其受力机理发生变化,变形性能减弱,极限承载力降低,钢管更多地参与横向受拉工作。