钢管混凝土构件冲击性能研究

结合我国目前常用的钢管砼材料，以圆形钢管砼为对象，开展侧向撞击试验、静载破坏对比试验、撞击有限元分析和塑性动力学简化理论分析，利用落锤装置实现冲击加载，完成平头及楔形体撞击物对钢管砼的侧向冲击试验研究。记录冲击力的时程曲线，测量钢管砼的整体变形、撞击点的局部变形及动态应变，观察其破坏特征，调整各种试验参数以寻求临界破坏能量和冲击抗力。分析钢管砼在侧向冲击下的损伤和破坏机理及各种因素对其影响，建立合

采用有限元法对高温上钢管混凝土构件截面的温度场进行了计算，提出了高温下钢材和混凝土的应力-应变关系及其与温度之间的关系。采用数值方法计算了火灾下钢管混凝土轴压和偏压构件荷载与变形之间的关系、以及与火灾持续时间之间的关系，分析了各参数，如钢材和混凝土的强度、构件截面含钢率、荷载偏心率及构件长细比等对钢管高强度混凝土耐火极限的影响。最后，提出钢管混凝土耐火极限及防火保护层厚度的简化计算公式，可供实际工程设计参考。本项目的研究成果也可为国家制定钢管混凝土防火方面的设计规程提供参考。 2100433B

钢管对核心混凝土的有效约束，是钢管混凝土构件具有良好承载性能的内在机制。粉煤灰混凝土具有增强、经济和环保等多方面的优点。高参量粉煤灰混凝土填充钢管构件，由于钢管的约束，核心混凝土三向受压，其强度和延性得到可靠的保证。在掺入适当适量复合激发剂和减水剂的条件下，甚至用粉煤灰完全替代水泥作为胶凝材料的钢管混凝土构件也具有良好的承载性能。本课题在粉煤灰混凝土材料和钢管混凝土构件研究成果的基础上，通过材料设计、模型试验、显微结构分析和理论模型推导，对高掺量低品质粉煤灰及其填充空钢管短柱的受力性能开展研究，探讨粉煤灰混凝土在钢管约束下的强度变化规律，研究圆、方形截面短柱承载性能随着粉煤灰参量不同的变化规律，给出组合截面的最优含钢率和核心粉煤灰混凝土的最优配比，确定钢管粉煤灰混凝土截面的合理设计和承载力的计算方法。本研究提供了钢管混凝土材料设计的一种新方案，将促进钢管混凝土结构的应用和发展。