研究了不同再生骨料替代率下,不锈钢管与钢纤维增强再生混凝土组合柱的轴压性能,获得了试件的破坏形态、荷载-位移曲线和轴压刚度。结果表明:根据荷载-位移曲线的变化特征,可将试件按承载力稳定性分为不稳定和稳定两类;不稳定试件峰值荷载后的荷载-位移曲线快速探底,此后荷载开始缓慢提升,轴向变形快速增大;稳定试件峰值荷载后的荷载-位移曲线沿水平方向发展,试件的持荷能力突出;试件的轴压刚度在0.3~0.9倍的峰值荷载时达到最大,此时钢与混凝土的材料损伤相对较小,钢管对混凝土的约束效应相对有效;随着再生骨料替代率的增大,试件的轴压刚度逐渐降低;钢纤维抑制了裂缝的发展,维护了混凝土的整体性,从而提高了试件的轴压刚度。

以陶粒混凝土中的膨胀剂掺量(0、4%、8%、12%)和钢管壁厚(含钢率)为变量,制作了12组(24根)短柱,进行了轴压试验。结果表明:在本试验的膨胀剂掺量范围内,圆钢管微膨胀陶粒混凝土短柱试件的轴压承载力随膨胀剂掺量的增大而逐渐提高;根据试验结果建立了考虑膨胀剂掺量的受圆钢管约束微膨胀陶粒混凝土的强度准则计算公式,进而推导出了考虑膨胀剂掺量的圆钢管微膨胀陶粒混凝土短柱的极限承载力公式。

为解决高强钢管混凝土组合结构高墩的主管内高抛混凝土与大流动性、低收缩协同提升的难题,研究了胶凝材料组成体系、骨料母岩强度对混凝土工作性和力学性能的影响,探究了膨胀剂掺量对混凝土体积稳定性的影响,并通过SEM分析了高强钢管混凝土的微观结构。结果表明:硅灰与粉煤灰微珠复掺能有效降低混凝土的黏度;母岩强度较高的玄武岩能保证后期强度稳定增长;掺35 kg/m3的膨胀剂能保证混凝土的体积稳定性;微观结构显示混凝土具有致密的结构、饱满的界面过渡区。掺硅灰、粉煤灰微珠与适量膨胀剂,利用玄武岩碎石能制备性能优异的自密实补偿收缩高强混凝土,并将其成功应用于四川凉山金阳河特大桥组合结构桥墩。

通过18根外径分别为219 mm和273 mm试件的轴压试验及227根试件的有限元模拟分析,探讨了膨胀剂掺量及套箍系数对试件承载力的影响。结果表明:添加膨胀剂后,初始紧箍力增大,钢管和混凝土迅速进入协同工作状态,有效提高了钢管混凝土的承载力;膨胀剂掺量过大会导致钢管混凝土的横向应力增加,承载力降低;当膨胀剂掺量为5%时,屈服承载力和极限承载力的提高幅度最大,分别为11.9%和49.85%;添加膨胀剂的钢管混凝土柱承载力及延性随着套箍系数的增加而提高;提出的承载力计算公式可满足工程实际应用。

通过研究用计算机算法解决工程设计中的变截面薄壁钢管混凝土电杆的刚度计算问题 .

基于红外热成像技术,利用橡胶加热带对设有缺陷的钢管混凝土柱进行加热,在缺陷区域钢管壁形成温度差,探索利用橡胶加热带检测钢管混凝土密实性。利用ANSYS有限元分析软件,对加热时间、加热温度、缺陷尺寸大小进行模拟分析,结果表明,利用加热带加热的方法可以清晰的辨别出100 mm×100 mm×10 mm(5 mm)的大缺陷,以及50 mm×50 mm×10 mm(5 mm)的小缺陷。

基于红外热成像技术,利用混凝土入模温差,对检测钢管混凝土密实性进行试验研究。利用水代替混凝土作为入模材料,分别在入模温差为15℃、8℃、5℃情况下对不同大小缺陷进行检测。利用ANSYS有限元分析软件,对水和混凝土不同入模温差下钢管横截面温差进行对比分析。结果表明,利用混凝土入模温差可以清晰的辨别出10cm×10cm,厚1cm的大缺陷,而对于5cm×5cm,厚1cm的小缺陷可在最初时刻观测到,但边界相对模糊。

通过高层泵送顶升施工钢管混凝土配合比设计与应用,阐述了顶升混凝土配制关键技术,同时通过对顶升混凝土全面质量控制管理,取得了大量基础数据,总结了顶升混凝土的质量控制要点,可为顶升混凝土配制和顶升施工过程质量控制提供参考。

自制模拟现场钢管混凝土缺陷模型,采用超声波对测法测试不同脱黏状态钢管混凝土模型的密实度,对比分析了超声波参数变化与钢管混凝土缺陷之间的关系,找出了能够准确判断钢管混凝土缺陷的方法与规律。结果表明,依据超声波首波相位、声时值和波幅的变化,可以判断钢管混凝土脱黏区域、空洞和断层等缺陷。

顶升自密实微膨胀钢管混凝土可有效结合钢管和混凝土的优势且施工速度快、简单方便,浇筑质量良好,因此,在高层建筑和桥梁工程中得到了广泛应用。本文以市政桥梁泵送顶升项目为背景,分析了顶升自密实微膨胀钢管混凝土的原材料选择、配合比设计以及施工控制要点。