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钢管混凝土脱粘机理及影响因素分析

谌越 王罡 郝萧斌 闫贵海

谌越, 王罡, 郝萧斌, 闫贵海. 钢管混凝土脱粘机理及影响因素分析[J]. 钢结构(中英文), 2022, 37(7): 20-30. doi: 10.13206/j.gjgS21110501
引用本文: 谌越, 王罡, 郝萧斌, 闫贵海. 钢管混凝土脱粘机理及影响因素分析[J]. 钢结构(中英文), 2022, 37(7): 20-30. doi: 10.13206/j.gjgS21110501
Yue Chen, Gang Wang, Xiaobin Hao, Guihai Yan. Evaluation of the Mechanism and Influence Parameters of the Core Concrete Debonding in the Concrete-Filled Steel Tube[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2022, 37(7): 20-30. doi: 10.13206/j.gjgS21110501
Citation: Yue Chen, Gang Wang, Xiaobin Hao, Guihai Yan. Evaluation of the Mechanism and Influence Parameters of the Core Concrete Debonding in the Concrete-Filled Steel Tube[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2022, 37(7): 20-30. doi: 10.13206/j.gjgS21110501

钢管混凝土脱粘机理及影响因素分析

doi: 10.13206/j.gjgS21110501
详细信息
    作者简介:

    谌越,男,1991年出生,博士,工程师。Email:chengyue1999@hotmail.com

Evaluation of the Mechanism and Influence Parameters of the Core Concrete Debonding in the Concrete-Filled Steel Tube

  • 摘要: 钢管混凝土结构结合了钢管与混凝土两种材料的结构力学特性,在高层建筑以及桥梁结构中得到了广泛应用。随着时间的推移,钢管与核心混凝土在应力和时间的作用下会出现包括弹性变形、徐变、混凝土收缩等问题。而由于材料的性质不同,最终导致钢管混凝土中的两种材料产生变形差进而导致脱粘,影响整体结构的服役性能。为了探究钢管混凝土在服役周期中脱粘的估算方法,通过分别计算核心混凝土与钢管的变形得出脱粘量,并与深圳赛格广场大厦(简称赛格大厦)的钢管混凝土脱粘的测量值进行对比,探索计算模型对钢管混凝土脱粘估算的适用度与精确度。
    在钢管混凝土中,径向变形主要分为核心混凝土的收缩形变、泊松形变与徐变形变以及钢管的泊松形变与徐变形变。由于钢管混凝土结构的密封性,假设钢管内恒温恒湿。在此基础上,采用较为普遍使用的混凝土规范ACI 209R-92与CEB-FIP为计算模型,以赛格大厦建成至检测日期为计算时长、设计荷载及自重为应力条件,计算混凝土的收缩、泊松与徐变形变;对钢管进行受力分析,结合材料性质计算相应变形。计算中,以对脱粘量增长有利的方向为正方向,以不同变形之和作为钢管混凝土的脱粘量。
    结果表明:相较于ACI模型,CEB-FIP的计算结果与实测值更为接近。特别的,CEB-FIP模型对核心混凝土收缩的估算普遍大于ACI模型;在徐变量上,ACI模型受尺寸影响较大,徐变计算量小于CEB-FIP模型。赛格大厦钢管混凝土中同时采用了通过振捣密实的传统混凝土与自密实混凝土。相较于传统混凝土,自密实混凝土会发生较大的收缩变形,该情况能较好地体现在两种模型的结果中,且CEB-FIP的结果与其模型描述中较为接近;实测值显示,核心混凝土脱粘自上而下呈“小—大—小”分布,CEB-FIP的计算与该趋势相符,而ACI结果则呈现自上而下递减的趋势。
  • [1] 苏是嵋.深圳赛格广场超高层钢管混凝土结构综合施工技术[C]//第九届全国结构工程学术会议论文集.成都:2000:37-47.
    [2] 湖南交通规划勘察设计院.钢管混凝土关键技术研究报告[R].长沙:湖南交通规划勘察设计院, 2006.
    [3] 初文荣, 王汝恒, 郭文.钢管混凝土结构特点及存在的问题[J].山西建筑, 2006, 32(6):55-56.
    [4] 尚瑞娟, 张烨.方钢管混凝土结构特点及问题[J].科技致富向导, 2011(18):143-143.
    [5] 王元丰, 韩冰.钢管混凝土轴心受压构件的徐变分析[J].中国公路学报, 2000(2):57-60.
    [6] 杨诚.某超高层考虑混凝土徐变收缩的施工模拟分析[J].广东土木与建筑, 2013, 20(6):14-16.
    [7] 贾红学, 张旭乔, 冯俊, 等.超高层结构考虑钢管混凝土柱收缩徐变影响的施工模拟分析[J].建筑结构, 2019, 49(增刊1):519-523.
    [8] 周履, 陈永春.收缩、徐变[M].北京:中国铁道出版社, 1994.
    [9] 林新元, 王学礼, 张峰.连续刚构桥多跨一次合龙关键技术及应用[M].北京:人民交通出版社, 2014.
    [10] Mokarem D W, Weyers R E, Lane D S.Development of a shrinkage performance specifications and prediction model analysis for supplemental cementitious material concrete mixtures[J].Cement and Concrete Research, 2005, 35(5):918-925.
    [11] Neville A M, Dildger L H, Brooks J J.Creep of plain and structural concrete[M].London:Construction Press, 1983.
    [12] 杨小兵.混凝土收缩徐变预测模型研究[D].武汉:武汉大学, 2004.
    [13] Troxell G E, Davis H E, Kelly J W.Composition and Properties of Concrete[M].2nd ed.New York:McGraw-Hill, 1968.
    [14] 蒋正武, 孙振平, 王新友, 等.国外混凝土自收缩研究进展评述[J].混凝土, 2001(4):30-33, 18.
    [15] 叶跃忠.混凝土脱粘对钢管混凝土中低长柱性能的影响[J].铁道建筑, 2001(10):2-5.
    [16] Roeder C W, Cameron B, Brown C B.Composite action in concrete filled tubes[J].Journal of Structural Engineering, 1999, 125(5):477-484.
    [17] 林春姣, 郑皆连, 秦荣.钢管混凝土拱肋混凝土脱空研究综述[J].中外公路, 2004, 24(6):54-58.
    [18] 杨世聪, 王福敏, 渠平.核心混凝土脱空对钢管混凝土构件力学性能的影响[J].重庆交通大学学报 (自然科学版), 2008, 27(3):360-365.
    [19] 龚灵力.自密实混凝土性能及混凝土多场耦合时变性分析研究[D].杭州:浙江大学, 2010.
    [20] 孙振平, 杨辉, 水亮亮, 等.高效减水剂对水泥砂浆早期自收缩的影响[J].建筑材料学报, 2013, 16(6):1020-1024.
    [21] Poppe A-M, De Schutter G.Creep and shrinkage of self-compacting concrete[C]//First International Symposium on Design, Performance and Use of Self-Consolidating Concrete.China:2005:329-336.
    [22] ACI.ACI PRC-209-92:Prediction of creep, shrinkage, and temperature effects in concrete structures (Reapproved 1997)[M].Detroit:American Concrete Institute, 1997.
    [23] ACI.ACI PRC-209-92:Prediction of creep, shrinkage, and temperature effects in concrete structures (Reapproved 2008)[M].Detroit:American Concrete Institute, 2008.
    [24] Branson D E, Christiason M L.Time dependent concrete properties related to design-strength and elastic properties, creep, and shrinkage[J].Materials Science, 1971(S):257-277.DOI: 10.14359/17187.
    [25] ACI.ACI PRC-209-82:Prediction of creep, shrinkage, and temperature effects in concrete structures[M].Detroit:American Concrete Institute, 1982.
    [26] Abdalhmid J M, Ashour A F, Sheehan T.Long-term drying shrinkage of self-compacting concrete:experimental and analytical investigations[J].Construction and Building Materials, 2019, 202:825-837.
    [27] CEB-FIP.Fib model code for concrete structures 2010[M].Weinheim:Wiley, 2013.
    [28] 陈辉.《fib混凝土结构模型规范2010》发布[J].混凝土世界, 2014, 65:31-31.
    [29] 过镇海.1990 CEB-FIP模式规范(砼结构)有关内容介绍(一):砼的多轴强度和本构关系(Ⅰ)[J].建筑结构, 1995(8):49-56.
    [30] 戎君明, 程宝坪.高抛免振捣自密实混凝土技术[C]//第九届全国结构工程学术会议论文集.成都:2000:941-945.
    [31] 郭延辉, 郭京育, 袁春玉.高性能改性三聚氰胺减水剂的研制及应用[J].混凝土, 2003(9):18-22.
    [32] 刘运华, 谢友均, 龙广成.自密实混凝土研究进展[J].硅酸盐学报, 2007, 35(5):671-678.
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  • 收稿日期:  2021-11-05
  • 网络出版日期:  2022-10-28

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