長期軸壓作用下鋼護筒-鋼筋混凝土試件性能研究

楊艷 盧文蕾

摘 要：鋼護筒-鋼筋混凝土組合構件在長期軸壓作用下變形特征研究是研究該類結構長期工作性能發揮的保障。本文以鋼護筒厚度為變量，設計2組鋼護筒-鋼筋混凝土構件長期軸壓作用的承載性能實驗研究，分析在同一條件下，通過改變鋼護筒厚度其鋼護筒-鋼筋混凝土試件剛度與極限承載能力異同，確定鋼護筒對鋼筋混凝土長期性能影響。

關鍵詞：軸向受力;承載特性;結構變形;破壞模式

中圖分類號：U655 ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號：1006—7973（2019）06-0095-02

與素混凝土及鋼筋混凝土相比，鋼護筒混凝土由于鋼護筒和混凝土之間的相互作用，可充分發揮兩種材料的力學性能，現已廣泛應用于長江上游高樁碼頭結構中，如果園港、寸灘港等[1]。然而，鋼護筒-鋼筋混凝土結構長期變形特征研究較少，其長期荷載作用下的結構整體性能研究落后于實際工程需求。

因此，為比較鋼護筒-鋼筋混凝土樁與傳統鋼筋混凝土樁的在長期荷載作用下工作性能異同，設計2組鋼護筒-鋼筋混凝土構件的長期承載性能實驗研究。

1實驗設計

（1）試件設計：本文選用基礎混凝土材料C30，配合比選用1：1.54：6.26：3.51設計鋼護筒-鋼筋混凝土長期軸向受壓試驗2組，制作1.2米長組合試件。設計試件詳細信息如表1所示：

（2）荷載施加：本試驗采用配套千斤頂、反力架和規范推薦使用的混凝土徐變自平衡夾在裝置對鋼護筒-鋼筋混凝土試件進行不等量分級加載[2]。

（3）試驗開展條件：本試驗設計在重慶市南岸區室外持續開展150天實驗，其環境溫度經過統計測量在3-18℃范圍內，最大溫差相差較小，保證了溫度的相對穩定。

同時，由于設計試驗持續時間較長，溫度、濕度等不可控影響因素存在，為保障長期軸壓的穩定，對實際軸壓進行定期補載。其長期軸壓變化曲線如圖2所示。

2試驗結果分析

經試驗長期軸壓作用可得鋼護筒-鋼筋混凝土試件整體變形規律和應變規律如圖3～4所示。

由圖3～4可知，在相同軸壓荷載作用和同一試驗環境下，兩組試件平均變形和應變增量規律大致相同。試驗進行前期試件變形和應變增量均較為迅速，隨著持荷時間的增加其變形與應變增量均趨于緩慢。同時，隨著試件鋼護筒厚度的增加，其試件整體變形和應變增量越小。

同時，本設計實驗將2組經過150天軸壓作用的鋼護筒-鋼筋混凝土試件，在壓載試驗結束后從徐變儀上拆除。分別利用大型港工結構多功能試驗系統對2組設計試件和2組未經長期軸壓作用的試件進行靜力試驗，獲取2組設計試件的剩余力學性能，并與未經長期軸壓作用的試件荷載位移曲線進行對比。如圖5～6所示。

經觀察上圖可知，經長期軸壓作用，2組設計試件的整體剛度剛度和極限承載能力均出現降低情況。且隨著鋼護筒厚度的增加，極限承載能力越大，即經長期軸壓作用鋼護筒厚度越厚，剩余力學性能越充足。

3結論

本文設計2組不同鋼護筒厚度的鋼護筒-鋼筋混凝土實驗。試驗分析表明：

（1）鋼護筒的存在增強了對混凝土的約束作用，且隨著鋼護筒厚度的增強，對混凝土約束效應越明顯，降低了試件在長期軸壓作用下的變形應變效應。

（2）試件在設計長期軸壓荷載作用下，其極限承載力學性能發生改變，整體剛度也發生變化。設計試件的剛度和極限承載能力將有所降低，且其鋼護筒厚度越大，試件剛度和極限承載能力越大。

參考文獻：

[1]劉建國. 考慮滑移損傷效應的大尺度鋼護筒—鋼筋混凝土組合構件工作性能研究[D].重慶交通大學，2018.

[2]蔣正施.考慮耦合約束效應的鋼護筒鋼筋混凝土結構徐變特性試驗研究[J].中國水運（下半月），2018，18（06）：237-238.

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