预制管混凝土圆柱受压性能试验研究.pdf

3 0 低温建筑技术 2 0 1 5年第 3期 ( 总第 2 0 1 期 ) DO I ： 1 0 1 3 9 0 5 j e n k i d w j z 2 0 1 5 0 3 0 1 3 预制管混凝土圆柱受压性能试验研究 薛扬 天津大学建筑工程学院 ， 天津3 0 0 0 7 2) 【 摘要】 预制管混凝土圆柱主要由外层高强度混凝土预制管和核心现浇混凝土组成， 可有效实现施工快 速化并节省模板。通过轴压试验， 结果表明预制管混凝土圆柱具有可靠的轴压性能。通过改变配筋 、 壁厚及钢筋 位置进一 步分析 ， 表明钢骨混凝土预制管混凝土 圆柱 的性能最好 ， 增加壁厚 可有效提 高圆柱 的极 限荷载和整 体刚 度 ， 钢筋位置影响不大。根据试验结果提出圆柱极限荷载条件下轴压承载力计算公式， 计算公式与试验值吻合 较好 。 【 关键词】 预制管混凝土圆柱； 轴心受压； 力学性能 【 中图分类号】 T U 3 7 5 3 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 5 ) 0 3 0 0 3 0 0 3 EXPER ENTAL S TUDY oF THE CoM PRES SI ON PERFoRM ANCE oF CYL DRI CAL PRECAS T CoNCRETE PI PE XUE Ya n g ( S c h o o l o f C i v i l E n g i ， T i a n j i n U n i v ， T i a n j i n 3 0 0 0 7 2 ， C h i n a ) Abs t r a c t ： Cy l i n d r i c a l p r e c a s t c o n c r e t e p i p e， wh i c h ma i n l y c o ns i s t o f t h e o u t e r p r e c a s t c o n c r e t e p i p e s a n d t h e i n n e r c o r e c a s t i np l a c e c o n c r e t e c a n e f f e c t i v e l y a c c e l e r a t e t h e s p e e d o f c o n s t r u c t i o n a n d s a v e t e mp l a t e s Th r o u g h t h e a x i a l c o mp r e s s i o n t e s t ， we g e t t h e r e s u l t s t h a t c y l i n d r i c a l p r e c a s t c o n c r e t e p i p e h a v e r e l i a b l e a x i a l c o mp r e s s i o n p e r f o r ma n c e By c h a ng i n g t h e r e i n f o r c e me n t ， wa l l t h i c k n e s s a nd t h e p o s i t i o n o f r e i n f o r c e me n t i n o r d e r t o a n a l y z e mo r e d e e p l y， t he pe rfo rm a n c e o f s t e e l r e i n f o r c e d c y l i n d r i c a l p r e c a s t c o n c r e t e p i p e i s pr o v e d t o b e t he b e s t Al s o t h e s t ud y s h o ws t ha t i n c r e a s i n g t h e wa l l t h i c kn e s s c a n e f - f e c t i v e l y i mp r o v e t h e l i mi t e l o a d a n d o v e r a l l s t i f f n e s s o f c y l i n d r i c a l p i p e ， wh i l e t h e p o s i t i o n t h e r e i n f o r c e me n t d o e s n t a f f e c t e d i t s u l t i ma t e c a p a c i t y Ac c o r d i n g t o t h e t e s t r e s u l t s p u t i n g f o r wa r d t h e c a l c u l a t i o n f o rm u l a o f t h e a x i a l c o mp r e s s i o n c a p a c i t y o f c y l i n d r i c a l p i p e u n d e r t h e c o n d i t i o n o f t h e l i mi t e l o a d， f o rm u l a f o r c o mp u t i ng r e s u l t s a g r e e we l l wi t h t he t e s t v a l u e Ke y wo r d s： c y l i n d r i c a l p r e c a s t c o nc r e t e pi p e； a x i a l c o mp r e s s i o n； me c h a n i c a l p r o p e r t i e s 现代土木工程中， 经济 、 快速化施工始终是追求 的 目标。预制混 凝 土构 件具 备 了施 工快 速便 捷 的特 点 ， 其 在预制 厂规 模化 成 型 ， 在施 工现 场进 行拼装 施 工 ， 因而质量容易保证， 生产成本较低。预制混凝 土结 构在各 国发 展 的做法 和形式 差 异较 大 ， 但 有 关预制管柱在建筑 结构上的应用还 没有深入 的研究 。 预制管混凝土柱与钢管混凝土的作用机理相仿， 因其组合结构为同一种材料， 共同作用效果要好于钢 管混 凝土 柱 ， 因而在前 文 研究 的基 础上 ， 基 于施 工性 能 以及力学性能考虑 ， 诞 生一种新 型预制 管混凝 土 圆 柱组合结构 。 综上所述 ， 作 为 一种新 型 组 合结 构形 式 ， 预 制管 混凝土 圆柱具有受力 可靠 、 抗震 性能好 、 施工 快速 、 节 省模板材料、 装修维护简便 、 耐腐蚀等性能 ， 因此， 提 出预制管混凝土圆柱组合结构的研究具有实际意义。 1 试验概况 1 1 试件参数与制作 本实验共设计了 l 0根预制管混凝土 圆柱试件 ， 配 筋形式包括素混凝土 、 钢 筋混凝 土和钢 骨混凝 土三种 形式 。预制管混凝 土柱 的长 细 比均为 3 ， 试 件 的截 面 尺寸为直径 3 0 0 m m的圆 ， 试件高度均为 9 0 0 m m。在工 程实际中外部高强混凝土预制管在预制厂完成， 考虑 到现场施工条件 ， 内部 核心 区采 用低强 度 的 自密实 混 凝土 。本次轴压试验 ， 预制管混凝土采 用等级 为 C 6 0 ， 核心混 凝 土 采 用 等 级 为 C 3 0 ， 壁 厚 对 比 了 3 0 m m 和 5 0 ra m两种情况 ， 并考 虑 了在 相 同配筋 率下 钢筋 位 置 对预制管混凝土柱 的轴压性能的影响。为了防止试 件端部 因应力集 中产 生破坏 ， 在 构件上 下端 头分别 缠 3 2 低温建筑技术 2 0 l 5年第 3期( 总第 2 0 1 期 ) 管混凝土柱荷载与混凝土纵向应变对比曲线见图5 。 应变， l 皿 ( 丑 ) 圆形钢筋混凝土 应变， 儿 m ( b ) 圆形钢骨混凝土 应变， 岫 图4 预制管混凝土圆柱配筋形式影响曲线 比较 图 5 预制管混凝土圆柱钢骨影响曲线 比较 从 图 5中看出 ， 钢骨可有效增加整个试件 的性能 ， 极限荷载提升值 1 0 左右， 为今后钢骨混凝土圆柱的 可行性提供了理论依据。 2 3 轴压承载力计算 根据 以上试验结果 ， 提 出预制 管混凝 土柱 极限荷 载条件下的轴压承载力计算公式： N( ma x )= i I n A i + 。 A + A + A ( 1 ) 式中， A A 为 核心低强度混凝土和预制管高强 度混凝 土面积 ； 为 核心低强度混凝土和预制管 高强度混凝土轴压极限承载力 ； A ， A ， 为 钢筋和钢骨 的面积 ； f r 为 钢 筋和钢骨 的极 限承载力 ； k i ， k 。 为 核心低强度混 凝 土 和预制 管 高强 度混 凝土 极 限荷 载 调整系数即， 其值有下式求得 k i = ， = 式 中， o r ； ( ) 、 o r 。 ( 占 ) 为 核心混凝土和预制管混凝 土对应的应力。 表 2 轴压 承载 力极 限值 比较 采用公式计算 出的试验值 如表 2所示 ， 从 结果 与 试验 值吻合 较好 ， 误 差在 1 0 内 ， 说 明文 中提出 的预 制管混凝土柱轴压计算公式具有一定的通用性 ， 可谓 今后 的计算所用 。 3结语 通过试验结果表 明 ： 预制管 混凝 柱的 轴压性 能稳 定 ， 在不同配筋形式 、 不同预制管壁厚前提下都体现 了良好的性能。配筋相同时， 随着高强度预制管壁厚 的增加 ， 相应 的极 限承 载能 力也 有所 增加 ； 壁厚相 同 时 ， 预制 混凝 土管 钢骨 混凝 土柱 的承 载力 最好 ， 其次 是钢 筋混凝 土 ， 然 后是 素混 凝土 ； 壁厚 和 配筋率 都相 同时， 钢筋所在位置对其极限承载力影响不大。通过 文中分析 ， 可为今 后新 型预制管 圆柱 的应用提 供参 考。 参考文献 1 张晓勇 ， 孙晓 阳 ， 陈华 ， 等 预 制全装配式框架结 构构件工 厂 化生产技术 J 建筑施工， 2 0 1 2 3 4 ( 3 ) ： 2 0 6 2 0 7 2 S Mc C r a v e n G o l d b a r w a s t e w a t e r t r e a t me n t p l a n t U l t r ah i g h p e r f o r ma n c e f i b e r r e i n f o r c e d p r e c a s t c o n c r e t e pn ) v e s ma r k e t p o t e n t i a l J P c i J o u ma l ， 2 0 0 7， 5 2 ( 6) ： 3 24 8 3 KHY a n g ， MH O h ， MHKi m， e t a 1 F l e x u r al b e h a v i o r 0 f h y b r i d p r e c a s t c o n c r e t e b e a ms wi t h H s t e e l b e a ms a t b o t h e n d s J E n g in e e ri n g S t r u c t u r e s ， 2 0 1 0， 3 2 ( 9) ： 2 9 4 02 9 4 9 4 r 红 岩 ， 张浦 阳 一 种可装配 的预 制钢筋混凝 土管柱结构及 其施工方法 ： 中国 ， C N 1 0 2 4 0 0 5 1 9 A P 2 0 1 2 5 丁红 岩， 和超 ， 张浦 阳， 等 一种预制 混凝土管柱 钢骨混凝土 梁节点结构及其施工方法 ： 中国 ， C N 1 0 2 7 0 4 5 7 5 A P 2 0 1 2 6 丁红 岩 ， 和超 ， 张浦 阳 ， 等 一种预 制混凝土管柱 钢梁节点结 构及其施工方法 ： 中国， C N 1 0 2 7 0 4 5 7 4 A P_ 2 0 1 2 【 收稿 日期 2 0 1 41 1 2 5 作者 简介 薛扬 ( 1 9 8 9一) ， 男 ， 吉林 安 图人 ， 硕士研究 生 研究方 向： 结构工程 。 乏 、 磷龌 z 铽挺 z 镛棹