长期轴压作用下钢护筒-钢筋混凝土试件性能研究

    杨艳 卢文蕾

    

    

    

    摘 要：钢护筒-钢筋混凝土组合构件在长期轴压作用下变形特征研究是研究该类结构长期工作性能发挥的保障。本文以钢护筒厚度为变量，设计2组钢护筒-钢筋混凝土构件长期轴压作用的承载性能实验研究，分析在同一条件下，通过改变钢护筒厚度其钢护筒-钢筋混凝土试件刚度与极限承载能力异同，确定钢护筒对钢筋混凝土长期性能影响。

    关键词：轴向受力;承载特性;结构变形;破坏模式

    中图分类号：U655 ? ? ? ? ? ?文献标识码：A ? ? ? ? ? ?文章编号：1006—7973（2019）06-0095-02

    与素混凝土及钢筋混凝土相比，钢护筒混凝土由于钢护筒和混凝土之间的相互作用，可充分发挥两种材料的力学性能，现已广泛应用于长江上游高桩码头结构中，如果园港、寸滩港等[1]。然而，钢护筒-钢筋混凝土结构长期变形特征研究较少，其长期荷载作用下的结构整体性能研究落后于实际工程需求。

    因此，为比较钢护筒-钢筋混凝土桩与传统钢筋混凝土桩的在长期荷载作用下工作性能异同，设计2组钢护筒-钢筋混凝土构件的长期承载性能实验研究。

    1实验设计

    （1）试件设计：本文选用基础混凝土材料C30，配合比选用1：1.54：6.26：3.51设计钢护筒-钢筋混凝土长期轴向受压试验2组，制作1.2米长组合试件。设计试件详细信息如表1所示：

    （2）荷载施加：本试验采用配套千斤顶、反力架和规范推荐使用的混凝土徐变自平衡夹在装置对钢护筒-钢筋混凝土试件进行不等量分级加载[2]。

    （3）试验开展条件：本试验设计在重庆市南岸区室外持续开展150天实验，其环境温度经过统计测量在3-18℃范围内，最大温差相差较小，保证了温度的相对稳定。

    同时，由于设计试验持续时间较长，温度、湿度等不可控影响因素存在，为保障长期轴压的稳定，对实际轴压进行定期补载。其长期轴压变化曲线如图2所示。

    2试验结果分析

    經试验长期轴压作用可得钢护筒-钢筋混凝土试件整体变形规律和应变规律如图3～4所示。

    由图3～4可知，在相同轴压荷载作用和同一试验环境下，两组试件平均变形和应变增量规律大致相同。试验进行前期试件变形和应变增量均较为迅速，随着持荷时间的增加其变形与应变增量均趋于缓慢。同时，随着试件钢护筒厚度的增加，其试件整体变形和应变增量越小。

    同时，本设计实验将2组经过150天轴压作用的钢护筒-钢筋混凝土试件，在压载试验结束后从徐变仪上拆除。分别利用大型港工结构多功能试验系统对2组设计试件和2组未经长期轴压作用的试件进行静力试验，获取2组设计试件的剩余力学性能，并与未经长期轴压作用的试件荷载位移曲线进行对比。如图5～6所示。

    经观察上图可知，经长期轴压作用，2组设计试件的整体刚度刚度和极限承载能力均出现降低情况。且随着钢护筒厚度的增加，极限承载能力越大，即经长期轴压作用钢护筒厚度越厚，剩余力学性能越充足。

    3结论

    本文设计2组不同钢护筒厚度的钢护筒-钢筋混凝土实验。试验分析表明：

    （1）钢护筒的存在增强了对混凝土的约束作用，且随着钢护筒厚度的增强，对混凝土约束效应越明显，降低了试件在长期轴压作用下的变形应变效应。

    （2）试件在设计长期轴压荷载作用下，其极限承载力学性能发生改变，整体刚度也发生变化。设计试件的刚度和极限承载能力将有所降低，且其钢护筒厚度越大，试件刚度和极限承载能力越大。

    参考文献：

    [1]刘建国. 考虑滑移损伤效应的大尺度钢护筒—钢筋混凝土组合构件工作性能研究[D].重庆交通大学，2018.

    [2]蒋正施.考虑耦合约束效应的钢护筒钢筋混凝土结构徐变特性试验研究[J].中国水运（下半月），2018，18（06）：237-238.

    [3]蒋正施，汪承志，李鹏飞.钢护筒-钢筋混凝土结构抗拉弯性能试验研究[J].中国水运（下半月），2018，18（03）：221-222+234.

    [4]陈骏. 超大直径人工挖孔桩承载特性研究[D].广西大学，2018.

    许玉申，林晖.PHC管桩承载能力的设计与试验研究[J].江西建材，2012（06）：18-19.