论文摘要
在过去的十几年里，钢管混凝土结构在工程中的应用越来越广泛。钢管混凝土能充分发挥钢管和混凝土两种材料的作用，具有优越的力学性能。但是这种结构还存在着一些缺点，如核心混凝土浇筑后振捣困难，硬化后混凝土的收缩和徐变使钢管约束力降低等。本文将自应力混凝土和自密实混凝土技术应用到钢管混凝土中，保证了核心混凝土均匀密实。同时，自应力混凝土硬化过程中产生的体积膨胀，在钢管的约束下核心混凝土在加载前就处于三向受压状态，使钢管自应力混凝土的力学特性较普通钢管混凝土有所提高。本文作为国家自然科学基金项目《钢管自应力免振混凝土结构设计理论研究》(50578027)的一部分，主要开展了以下方面的工作：(1)成功地配制出了不同配合比的自应力自密实混凝土。通过试验发现：硫铝酸盐自应力混凝土早期强度发展非常快，发热量大。所配制的自应力混凝土的浇筑后密实性和均匀性良好。对不同限制条件下自应力混凝土的自由膨胀、限制膨胀的变化规律及其影响因素进行了研究，试验结果表明：自应力混凝土的膨胀性能与其配合比联系密切，水泥用量是其中的主要因素。单位水泥用量、含钢率和长细比对结构的自应力大小会产生较大的影响。(2)通过对17根钢管自应力免振混凝土试件和3根普通钢管混凝土试件进行推出试验，研究了钢管自应力免振混凝土的粘结性能。结果表明：钢管自应力混凝土的粘结强度大大高于普通钢管混凝土。在自应力作用下，核心混凝土和钢管之间的粘结界面得到改善，粘结强度提高。随着自应力值的增大，粘结强度增大。(3)此外，对12根钢管自应力混凝土试件和3根普通混凝土试件进行了抗弯性能研究，结果表明：在自应力的影响下，钢管自应力混凝土的抗弯承载力提高；自应力对钢管混凝土的初始抗弯刚度无明显影响。(4)利用大型通用软件ANSYS建立了抗弯试件有限元模型，利用对核心混凝土施加温度荷载的方法，模拟的钢管自应力混凝土膨胀从而得到自应力，得出与实际试验相同的自应力分布规律。但是由于应用物理作用模拟化学变化，因此纵向应变和环向应变的比例关系和实际试验有出入；对钢管自应力混凝土试件和普通钢管混凝土试件分别进行了抗弯试验模拟并对结果进行了比较，得出自应力于钢管混凝土的抗弯力学性能意义不大，但对比第四章的试验结果，自应力对于核心混凝土的材料性能的提高有比较积极的意义。
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摘要Abstract1 绪论1.1 研究背景和意义1.2 钢管混凝土1.2.1 钢管混凝土的特点和工程应用1.2.2 钢管混凝土的研究现状1.2.3 钢管混凝土的力学性能1.3 钢管自应力混凝土的研究现状综述1.3.1 自应力混凝土概述1.3.2 钢管自应力混凝土的发展概述1.4 本文的主要工作2 钢管自应力免振混凝土的膨胀性能研究2.1 前言2.2 自应力免振混凝土的配合比设计及优化2.2.1 试配阶段2.2.2 单位水泥用量的影响2.2.3 水灰比的影响2.2.4 高效减水剂掺量的影响2.2.5 自应力免振混凝土的配合比优化2.3 自应力免振混凝土的膨胀性能研究2.3.1 自应力混凝土自由膨胀和单向限制膨胀分析2.3.2 自应力混凝土钢管限制膨胀分析2.4 限制膨胀的比较与分析2.4.1 单向限制条件下和钢管限制条件下自应力比较2.4.2 限制膨胀与自由膨胀的区别2.5 本章小结3 钢管自应力免振混凝土的粘结性能试验研究3.1 试验研究3.1.1 构件的制作3.1.2 加载及量测装置3.2 试验结果3.2.1 试验现象及破坏过程3.2.2 荷载—滑移关系曲线3.2.3 钢管自应力混凝土粘结强度及应变分布3.3 钢管自应力混凝土的粘结滑移性能分析3.3.1 钢管自应力混凝土的粘结力3.3.2 钢管自应力混凝土的粘结—滑移全过程3.4 本章小结4 钢管自应力免振混凝土的抗弯性能试验研究4.1 试验研究4.1.1 构件的制作4.1.2 加载装置及量测方法4.2 试验结果4.2.1 试验现象及破坏过程4.2.2 荷载—挠度关系曲线4.2.3 弯矩—应变关系曲线4.2.4 弯矩—曲率关系曲线4.2.5 试件的实测承载力4.3 极限弯矩和抗弯刚度分析4.3.1 极限弯矩4.3.2 抗弯刚度4.4 本章小结5 钢管自应力免振混凝土的抗弯性能的有限元分析5.1 有限元法概述5.1.1 有限元法分析过程5.1.2 收敛准则5.2 ANSYS程序的计算原理和方法5.2.1 单元类型5.2.2 混凝土的材料性质5.2.3 有限元模型的建立5.2.4 有限元计算结果5.3 本章小结6 结论与展望6.1 结论6.2 展望参考文献攻读硕士学位期间发表学术论文情况致谢
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