大直径钢管混凝土收缩徐变及膨胀补偿研究

论文摘要

钢管混凝土构件是将混凝土注入封闭的薄壁钢管内而形成的组合构件。钢管混凝土构件承载力高,具有很好的塑性和韧性,耐火极限比钢结构长,施工简单易行,并具有优越的抗震性能。近几年来,随着施工技术的不断发展和高性能混凝土技术的创新,钢管混凝土结构在高层建筑中被大量采用,如深圳的赛格广场、帝王大厦,北京世界金融中心,福建的金源大厦,西安咸阳国际机场二期扩建工程等等。高层、超高层及桥梁结构的发展要求对大直径钢管混凝土的工作性能的研究越来越迫切。随着管径的增大,钢管和核心混凝土能否协同工作成为关注的焦点话题。混凝土收缩和结构在长期荷载作用下产生徐变,致使钢管和混凝土在微脱离的状态下工作。钢管直径越大,这种影响就越显著。目前,主要是在核心混凝土中添加膨胀剂以补偿收缩和徐变影响及改变粘结力。本文在阅读大量参考文献的基础上,简单阐述了收缩和徐变概念及影响徐变的主要因素和徐变分析理论。确定了钢管混凝土的收缩值和徐变计算理论公式。膨胀剂是目前解决收缩和徐变最为有效的办法,因此本文介绍了膨胀剂的适用范围和膨胀剂的分类,对比钙矾石膨胀剂和氧化镁膨胀剂的膨胀性能,确定并分析所用膨胀剂。在此基础上采用基于继效流动理论的线性回归公式计算理论徐变值。运用ANSYS软件,采用结构分析中变温度的方法模拟膨胀剂的膨胀变形。分析结果表明随着管径的增大(即含钢率的减小),钢管混凝土徐变值减小。其次,随着膨胀剂掺量的增加,限制膨胀率变大,膨胀效果显著。随着管径的变大,膨胀掺量相同时,管壁中心应力减小幅度不大。对于管径大于2000mm的圆钢管混凝土其膨胀剂掺量为12%时,足可以补偿其收缩徐变值。因此,实际工程可不进行大于12%小于8%的膨胀剂掺量实验,可大大减少实验时间和材料等费用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 钢管混凝土的特点及发展
• 1.1.1 钢管混凝土的特点
• 1.1.2 钢管混凝土发展
• 1.1.3 钢管混凝土应用实例
• 1.2 钢管混凝土徐变收缩现状研究
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 本文研究目的
• 1.4 本文研究内容
• 第二章 圆钢管混凝土收缩与徐变
• 2.1 钢管混凝土粘结力
• 2.2 混凝土收缩
• 2.3 钢管混凝土徐变
• 2.3.1 混凝土的徐变
• 2.4 钢管混凝土徐变计算模型
• 2.4.1 混凝土徐变分析理论
• 2.4.2 钢管混凝土中核心混凝土徐变计算模型
• 2.5 本章小结
• 第三章 收缩徐变的补偿方法—添加膨胀剂
• 3.1 膨胀剂的适用范围
• 3.2 膨胀剂的分类
• 3.2.1 硫铝酸盐类膨胀剂
• 3.2.2 铁粉系膨胀剂
• 3.2.3 发泡类膨胀剂
• 3.2.4 石灰系膨胀剂
• 3.2.5 MgO（氧化镁）型混凝土膨胀剂
• 3.2.6 复合膨胀剂
• 3.3 影响膨胀剂补偿收缩效果的主要因素
• 3.4 本文选用膨胀剂
• 3.5 本章小结
• 第四章 钢管混凝土轴向荷载下徐变计算和有限元膨胀模拟分析
• 4.1 钢管混凝土徐变计算数据的选取背景
• 4.1.1 工程概况
• 4.1.2 柱徐变计算
• 4.2 有限元模拟膨胀计算
• 4.2.1 有限单元法介绍
• 4.2.2 ANSYS有限元分析主要步骤
• 4.2.3 ANSYS模型建立
• 4.2.4 ANSYS理论结果分析
• 4.3 膨胀剂超掺的影响
• 4.4 本章小结
• 结论与展望
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 感谢信