花纹钢板与混凝土之间粘结滑移性能的试验研究

摘要

外包钢-混凝土组合结构是在钢-混凝土组合结构基础上发展起来的一种新型的组合结构,它扬长避短,充分的利用了钢材和混凝土各自的材料特性。
　　研究与工程实践表明,外包钢-混凝土组合结构的功能取决于外包钢材与混凝土之间的连接组合程度,但是外包钢材与混凝土之间的自然粘结力往往很小,不能提供足够的组合作用,往往在构件中要设置大量的抗剪连接件来保证组合作用,焊接工作量大,施工较为不便。针对外包钢-混凝土组合结构的缺点,本文提出采用花纹钢板作为外包钢-混凝土组合结构中的钢材,目的是通过提高钢材与混凝土之间的自然粘结力从而来提高整体的组合作用。采用带花纹的钢板作为外包钢材可以提高钢材与混凝土之间的粘结力,有利于两种材料形成一个整体,更好的共同工作。
　　目前对外包钢材和混凝土之间粘结性能的研究主要集中在光面钢板与混凝土之间的粘结性能,对于表面带有花纹的钢板与混凝土之间的粘结滑移性能目前还没有相关的研究资料。因此,进行花纹钢板与混凝土之间粘结滑移性能研究,具有极其重要的意义。
　　本课题组进行了两组推出试验,共21个构件。研究了不同外包形式下,不同因素对于扁豆形花纹钢板与混凝土之间的粘结滑移性能的影响。其中第一组共9个构件,采用全封闭的钢材外包形式,即钢管混凝土中方钢管的形式。第二组共12个构件,采用的是3面封闭一面用拉条连接的钢材外包形式。
　　通过推出试验,测得各个构件的荷载-滑移曲线和各个构件的平均纵向应变的分布曲线。建立了典型的荷载-加载端的滑移曲线模型,总结了构件在荷载上升段与下降段平均纵向应变分布的基本规律。联系钢筋混凝土的粘结机理并结合试验的具体过程对外包钢混凝土的粘结机理进行了理论分析。分别对两组试验中花纹钢板与混凝土之间的初始滑移粘结强度、极限状态下的粘结强度和水平残余阶段的粘结强度的试验结果进行了整理,并运用统计回归的方法,对两组试验的三个特征粘结强度进行了回归分析,建立了外包钢混凝土粘结强度计算公式,运用回归公式计算出来的结果与试验结果比较接近。采用双曲线的模型对试验的平均粘结强度-加载端滑移曲线进行数学拟合,将拟合曲线与试验曲线进行了对比,拟合效果较好。根据试验测得的平均纵向应变的分布曲线,利用力的平衡关系对曲线进行了拟合。由加载端的位移和外包钢材的应变定义了外包钢材与混凝土之间的相对滑移S的公式,并绘制了滑移沿着锚固深度的分布曲线图。以平均粘结应力-加载端滑移的曲线为基准曲线,结合试验的局部平均粘结应力-滑移关系曲线族建立模型,根据模型中两者曲线形状相似的特点建立了数学关系,并由此数学关系引入两个位置函数F(x)和G(x)来反映局部粘结应力滑移曲线的曲线族???(S,x)的变化规律,研究了考虑位置变化的本构关系。

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第一章 绪 论

1.1研究的目的与意义

1.2粘结滑移的基本概念[10]

1.3钢材与混凝土粘结滑移的研究现状

1.4本文主要研究的内容

第二章 试验设计与分析

2.1 概述

2.2 试验方法

2.3 粘结应力的测试方法

2.4 试验方案

2.5试验结果分析

2.6本章小结

第三章 粘结机理和粘结强度研究

3.1粘结机理

3.2 lP?S曲线的特征点

3.3影响粘结强度的因素研究

3.4试验结果与相关资料的对比

3.5本章小结

第四章 粘结滑移本构关系的研究

4.1 平均粘结强度与加载端滑移 l??S 本构关系

4.2外包花纹钢板与混凝土之间粘结应力的研究

4.3滑移研究

4.4 粘结滑移的本构关系研究

4.5本章小结

第五章 结论与展望

5.1 主要创新点

5.2 主要研究内容与结论

5.3 存在的不足以及对今后研究工作的建议

5.4 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

攻读硕士学位期间申请的专利