钢管混凝土收缩徐变及其对系杆拱桥力学性能影响研究

摘要

钢管混凝土作为钢管和混凝土两种材料的最佳组合，广泛应用在土木工程结构中。本文结合目前钢管混凝土研究现状，针对钢管混凝土徐变试验数据和现场数据较少、机理研究不足等方面存在的问题，采用试验研究、理论分析、数值模拟及现场试验相结合的方法，系统地研究了钢管混凝土收缩徐变机理及其对钢管混凝土系杆拱桥受力性能的影响。主要研究工作如下：
　　（1）在查阅大量国内外文献的基础上，系统的总结了钢管混凝土收缩徐变试验研究、理论分析、数值计算、现场研究等方面的现状。
　　（2）以核心混凝土为研究对象，进行限制膨胀和收缩的试件试验，同时采用自制试验模型测试核心混凝土在不同外加剂、不同养护方式下的收缩性能变化情况。
　　（3）通过3年收缩徐变试验，共进行51根钢管混凝土柱徐变试验和11根钢管混凝土柱收缩试验。通过不同含钢率、应力比和膨胀剂掺量的试验，分析不同影响因素下，钢管混凝土收缩徐变性能变化规律。在试验的基础上，得出与试验结果匹配的收缩徐变的数学模型。
　　（4）对核心混凝土进行了SEM扫描电镜、RapidAir孔结构分析，从微观角度分析钢管混凝土在不同膨胀剂掺量、不同养护方式条件核心混凝土徐变机理。从微观形貌和孔结构上论证钢管混凝土宏观收缩徐变的内在原因，进一步完善了钢管混凝土收缩徐变机理。
　　（5）以一实际结构为例，通过数值模拟的方法，分析不同国家规范在计算收缩徐变方面的差异性，同时分析了系杆拱桥在不同徐变模式下，拱肋、吊杆及系梁的内力、挠度变化情况，定量地得到了徐变对系杆拱桥的影响程度。
　　（6）进行了现场钢管混凝土拱肋在不同的徐变模式作用下，核心混凝土和钢管各自的应力变化测试与分析，定量地分析了内力重分布和应力松弛。

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1 绪论

1.1问题的提出

1.2国内外发展现状

1.3课题来源背景及科学意义

1.4本文的主要研究内容

2钢管混凝土收缩性能试验研究

2.1影响收缩因素及钢管混凝土收缩存在问题

2.2收缩理论

2.3复配外加剂对核心混凝土收缩性能的影响

2.4建立新试验模型及收缩效应试验研究

2.5本章小结

3钢管混凝土徐变性能试验及机理研究

3.1概述

3.2徐变理论

3.3徐变效应试验与分析

3.4本章小结

4微观结构对钢管混凝土徐变性能影响及机理研究

4.1概述

4.2 SEM分析核心混凝土微观结构

4.3 RapidAir分析核心混凝土孔结构变化

4.4基于微观结构和徐变试验分析钢管混凝土收缩徐变机理

4.5本章小结

5钢管混凝土系杆拱桥现场试验及数值模拟分析

5.1数值模型计算分析

5.2对比不同国家规范计算徐变对拱桥挠度的影响

5.3不同徐变作用下对系杆拱桥力学性能的影响

5.4现场钢管混凝土拱肋应力应变测试与分析

5.5本章小结

6 结论与展望

6.1本文主要工作及研究结论

6.2需要进一步研究的内容

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果