自密实微膨胀混凝土填充圆钢...筋混凝土柱轴压性能试验研究_姜海波.pdf

22Industrial Construction Vol.53，No.2，2023工业建筑2023 年第 53 卷第 2 期自密实微膨胀混凝土填充圆钢管约束钢筋混凝土柱轴压性能试验研究姜海波1李佳航1李军生2陈振侃3叶嘉政2(1广东工业大学土木与交通工程学院，广州510006;2广州广明高速公路有限公司，广州511430;3广州交通投资集团有限公司营运分公司，广州511430)摘要:为了探究自密实微膨胀混凝土填充圆钢管(SMCFCST)约束钢筋混凝土(C)柱的轴压性能，设计并制作了 8 根约束柱和 1 根无约束 C 柱，并对其进行轴压试验。试验参数包括钢管厚度、自密实微膨胀填充混凝土强度、填充混凝土类型和初始轴压力。记录试件破坏模式和加载数据，并绘制相应的荷载竖向变形曲线和荷载应变曲线。结果表明:C 柱被 SMCFCST 约束后，其峰值荷载和延性均显著提高;随着钢管厚度增大，约束柱的峰值荷载显著增大;随着自密实微膨胀填充混凝土强度增大，约束柱的峰值荷载小幅增大;而填充混凝土类型和初始轴压力对约束柱峰值荷载的影响不明显。修改 GB 509362014 钢管混凝土结构技术规范 公式，得到 SMCFCST 约束柱的轴压承载力预测公式。预测值与试验值比值的平均值为 0.956，标准差为 0.064。关键词:自密实微膨胀混凝土;圆钢管;约束;C 柱;轴压试验DOI:10.13204/jgyjzG21032003Experimental esearch on Mechanical Properties of C Columns Confined withSelf-Compacting and Micro-Expanding Concrete Filled CircularSteel Tube Under Axial CompressionJIANG Haibo1LI Jiahang1LI Junsheng2CHEN Zhenkan3YE Jiazheng2(1School of Civil and Transportation Engineering，Guangdong University of Technology，Guangzhou 510006，China;2Guangzhou Guangming Expressway Co，Ltd，Guangzhou 511430，China;3Guangzhou CommunicationsInvestment Group Co，Ltd，Operating Branch，Guangzhou 511430，China)Abstract:To investigate the mechanical properties of C columns confined with self-compacting and micro-expandingconcrete filled circular steel tube(SMCFCST)under axial compression，8 confined C columns and 1 unconfined Ccolumn were designed and fabricated，and an axial compressive test was conducted The test parameters including thethickness of the steel tube，the strength of self-compacting and micro-expanding filling concrete，the type of the fillingconcrete and the magnitude of the initial axial pressure were considered The failure modes of specimens and theloading data were recorded，while the load versus vertical deformation curves and the load-strain curves were depictedaccordingly The results showed that the peak loads and ductility of the C columns were significantly improved afterbeing confined by SMCFCST The peak loads of the confined columns were apparently increased with the increase ofthe thickness of steel tube The peak loads of the confined columns were slightly increased with the increase of thestrength of self-compacting and micro-expanding filling concrete However，the effects of the type of filling concreteand the magnitude of the initial axial pressure on the peak loads of the confined columns were negligible The formulafrom Technical Code for Concrete Filled Steel Tubular Structures(GB 509362014)was modified to obtain thepredictive formula of the bearing capacity of the SMCFCST confined columns under axial compression The averagevalue of the ratio of the predicted value to the test value was 0.956，and the standard deviation was 0.064Keywords:self-compacting and micro-expanding concrete;circular steel tube;confinement;C column;axialcompression test*国家自然科学基金项目(51778150);广州市科技规划项目(201804010422);2020 年度广东省科技创新战略专项资金项目(pdjh2020b0179)。第一作者:姜海波，男，1970 年出生，博士，教授。电子信箱:hbjiang gduteducn收稿日期:202103200引言改革开放以来，早年建成的桥梁已服役多年，其C 桥墩难免遭受疲劳及腐蚀耐久性13 等问题。此外，随着国内交通量急剧增加，C 桥墩遭受车船撞击46 的可能性进一步增大。因此，需要对功能自密实微膨胀混凝土填充圆钢管约束钢筋混凝土柱轴压性能试验研究 姜海波，等23退化或损伤的 C 桥墩进行加固。当今，常用的加固方法有增大截面法和粘钢法。然而，增大截面法对 C 柱对承载力和延性的提升效果有限，而粘钢法存在胶层老化而失效的问题78。钢套管加固法，即在原 C 柱外面套上由两片半圆钢焊接而成的圆钢管，并在两者间的夹层(后文称之为填充层)灌注混凝土，从而形成钢套管加固柱。由于钢管的约束，原 C 柱混凝土三向受压，混凝土的抗压强度和极限应变显著提高，即经过钢套管加固法加固后，C 柱承载力和延性显著提高。Hailil 等比较了钢套管加固法、外包 FP 加固法和增大截面加固法，结果9 表明:钢套管加固法对 C柱承载力和延性的提升最显著。另外，填充层的存在，进一步减少了原 C 柱和钢管间存在的脱空隐患1011，保证了钢套管加固柱复合性能的充分发挥。综上，钢套管加固柱是具有研究价值的。填充混凝土作为原 C 柱和新增钢管的连接媒介，其工作性能将对钢套管加固柱的轴压性能起重要作用。胡潇等采用细石混凝土作为填充材料，以保证填充层的填充密实12;卢亦焱等采用自密实混凝土作为填充材料，利用自密实混凝土高流动、免振捣的优异工作性能，以实现浇筑的便捷1314;何岸等采用再生混凝土作为填充材料，以响应节能环保的时代要求，结果1516 表明:再生混凝土钢套管加固柱的抗压承载力略低于普通混凝土钢套管加固柱。普通混凝土的早期收缩较为明显17，若将其作为钢套管加固柱填充层的填充材料，可能会影响填充层与原 C 柱、钢管的黏结。因此，有必要选择性能更加优异的填充材料。本文采用自密实微膨胀混凝土(SMC)作为填充层的填充材料，利用高效膨胀剂补偿收缩18，更进一步确保了填充层与原 C柱、钢管的充分黏结。既存 C 桥墩加固前，由于承受各种荷载而存在一定的初始轴压力，本文参照文献 1920的做法，采用预应力后张法赋予原 C 柱初始轴压力。王玉虎等研究了加载方式对钢套管加固柱轴压性能的影响，结果21 表明:加载方式的不同将影响钢套管加固柱的延性和刚度。结合 C 桥墩加固背景，为避免 C 桥墩加固后圆钢管和填充混凝土直接受荷而引起盖梁及承台内力的重分布，本文选择原 C 柱截面作为直接加载区域。此外，部分研究学者提出了钢套管加固柱的轴压承载力预测公式2224。然而，采用上述加载方式的钢套管加固柱的轴压承载力预测公式仍存空缺。为深入研究 SMCFCST 约束柱的轴压性能，本文共制作了 9 个试件，并开展轴压试验。通过荷载竖向变形曲线和荷载钢管应变曲线等，对试件的峰值荷载和延性进行分析。最后，提出了 SMCFCST约束柱的轴压承载力简便预测公式，为工程设计提供参考。1试验概况1.1试件设计试验共设计并制作了 1 个无约束 C 柱和 8 个自密实微膨胀混凝土填充圆钢管约束 C 柱(简称SMCFCST 约束柱)，共计 9 个试件。试验参数包括:钢管厚度，自密实微膨胀填充混凝土强度，填充混凝土类型和初始轴压力。试件参数汇总详见表 1。表 1试验参数及试验结果汇总Table 1Summary of test parameters and test results试件编号T/mmfcu/MPa填充混凝土类型Npre/kNPue/kNEDI0-0-P80801 391.771.142T4-SMC60-P803.75 61.44SMC803 406.11 1.447 3.007T2-SMC60-P802.50 61.44SMC803 062.24 1.200 2.715T6-SMC60-P805.75 61.44SMC804 885.34 2.510 2.904T4-SMC40-P803.75 44.85SMC803 302.34 1.373 3.901T4-SMC80-P803.75 80.67SMC803 432.56 1.466 3.972T4-SCC60-P803.75 66.37SCC803 408.14 1.449 2.812T4-SMC60-P303.75 61.44SMC303 446.80 1.477 3.158T4-SMC60-P503.75 61.44SMC503 412.28 1.452 2.523T 为钢管厚度实测值;fcu为填充混凝土标准立方体抗压强度实测值;Npre为初始轴压力大小;Pue为试件峰值荷载试验值;E 为比例增强系数;DI 为延性系数。试件具体尺寸:C 柱直径 d 均取 200 mm，试件高度 h 均取600 mm，填充层厚度 t 均取62.5 mm，钢管外径 D 均取 325 mm。无约束 C 柱和约束柱的长细比分别为 3 和 1.85，均为短柱。C 柱中布置有 6 根直径为 8 mm 的 HB400 纵向钢筋，直径为6 mm的 HB400 箍筋按每隔 120 mm 等间距进行布置。另外，C 柱的中心预留了直径为 50 mm 的张拉孔道。加载过程中，放置在试件两端的高刚度钢块的外径、厚度和高度分别为 200，40，140 mm。试件尺寸构造详见图 1。中小跨度 C 桥墩恒载产生的轴压比约为0.10，因此，本文将 C 柱初始轴压比设计为 0.050、0.084 和 0.134，即 C 柱初始轴压力分别设置为30，50，80 kN。为了便于描述，需要对试件进行统一编号:无约束 C 柱编号为 0-0-P80;对于 SMCFCST 约束柱，T2、T4 和 T6 分别代表钢管厚度为 2.50，3.75，24工业建筑2023 年第 53 卷第 2 期aC 柱钢筋配筋;bC 柱构造;c约束柱构造。图 1试件大样mmFig1The details of specimens5.75 mm;SMC40、SMC60、SMC80 和 SCC60 分别代表设计强度为 40，60，80 MPa 的自密实微膨胀混凝土和设计强度为 60 MPa 的自密实混凝土;P30、P50和 P80 分别代表初始轴压力为 30，50，80 kN。1.2试件制作SMCFCST 约束柱的制作方法大致可分为 3 个步骤:1)制作 C 柱。绑扎钢筋，安装混凝土浇筑模板，浇筑混凝土并养护成型，待用。2)采用预应力后张法赋予 C 柱初始轴压力。将一根直径为15.24 mm的高强钢绞线置于 C 柱预留孔道中，锚固固定端，利用千斤顶进行分级张拉钢绞线，直至达到初始轴压力设计值并保持稳定。3)浇筑填充混凝土。将已赋予初始轴压力的 C 柱置于带孔木底模框上，外套圆钢管，在新增钢管与原 C 柱间的填充层浇筑混凝土，养护成型，待压。试件制作流程详见图 2。a制作 C 柱;b赋予 C 柱初始轴压力;c浇筑填充混凝土。图 2试件制作流程Fig2Fabrication processes of specimens1.3材料性能采用 C40 商品混凝土浇筑 C 柱，C40 商品混凝土的标准立方体 28 d 抗压强度为 48.07 MPa，SMCFCST 约 束 柱 加 载 前 测 得 其 抗 压 强 度 为54.48 MPa。根据试验参数设计情况，采用不同强度或类型的混凝土浇筑不同试件的填充层，具体包括设计强度为 40，60，80 MPa 的 SMC 混凝土以及设计强度为 60 MPa 的 SCC 混凝土。参考 GB/T234392017 混凝土膨胀剂25 规范，将限制膨胀率作为填充混凝土膨胀情况的评定指标。填充混凝土的配合比及材料性能详见表 2 和表 3。钢材的材料性能详见表 4。表 2填充混凝土配合比Table 2Mix proportions of filling concreteskg/m3混凝土名称P O42.5 水泥P 52.5 水泥粉煤灰硅灰AUA 膨胀剂S95 矿粉砂石水Sika 减水剂SMC40399013304607796572131.56SMC603510171505005925901664.04SMC8004716834578870092815020.00SCC6044601330007796572132.78表 3填充混凝土材料性能Table 3Material properties of filling concrete混凝土名称fcu/MPa坍落扩展度/mm不同龄期的限制膨胀率3 d7 d14 d21 d28 dSMC4044.856460.1580.1540.0790.0230.187SMC6061.447500.0910.0070.1130.0650.135SMC8080.676840.0140.049 0.144 0.1800.026SCC6066.376200.088 0.101 0.139 0.233 0.048表 4钢材材料性能Table 4Material properties of steels钢材类别厚度(直径)/mm屈服强度 fy/MPa抗拉强度 fu/MPa弹性模量Es/GPaQ235 钢管2.50273.0363.6186.43.75256.2341.3164.45.75291.6393.7180.9钢绞线15.241763.61 970.4194.5HB400 钢筋6365.2528.0189.58449.8641.9192.21.4测试设备及方案采用 YAW-10000F 液压伺服压力机加载试件。试件上下两端仅 C 柱截面区域直接受压。在试件表面中高位置沿环向每隔 90 布置应变片(共4 组)，分别用来测试轴向及环向的应变情况。另外，在加载台上围绕试件均布置 4 个轴向 LVDT 位移计，监测试件整体竖向变形。为了控制试件直接受压区域，同时解决 C 柱两端突出的锚具对试件加载造成的困难，加载过程中，在试件两端放置了高刚度钢块。试验装置和测点布置详见图 3。试件加载共分为两个步骤:1)预加载。采用力控制的加载方式，施加 30 kN 压力，检查测点数据无误后，卸载。2)正式加载。采用 0.3 mm/min等速率位移控制的加载方式，直至达到峰值荷载;继续加载，直至荷载下降到峰值荷载的 85%左右，自密实微膨胀混凝土填充圆钢管约束钢筋混凝土柱轴压性能试验研究 姜海波，等25a加载装置实景;b试件端部细节;c测点布置。图 3试验装置和测点布置Fig3Test set-up and instrumentation arrangement停止试验。2试验结果2.1试验现象无约束 C 柱的试验现象表现为:加载初期，荷载与竖向变形呈线性比例增长;当荷载增加至峰值荷载的 90%左右，混凝土表面上部出现竖向裂缝且迅速向下发展;达到峰值荷载后，混凝土被压碎，钢筋裸露且弯曲明显，荷载迅速下降，无法继续承载。其破坏形态(试件 0-0-P80)如图 4a 所示。a0-0-P80 主视;bT4-SMC60-P80 主视;cT4-SMC60-P80 俯视。图 4试件典型破坏形态Fig4Typical failure modes of specimensSMCFCST 约束柱的试验现象表现为:加载初期，荷载与竖向变形呈线性比例增长;荷载接近峰值荷载时，填充混凝土顶面出现均匀分布的径向裂缝，呈“辐射状”;继续加载，荷载缓慢下降直至峰值荷载的 85%左右后趋于平缓，此时，钢管外鼓，且上端鼓胀程度略大于下端，试件整体呈“倒圆台状”。这是因为试件加载端局部受压，在试件上端，局压力未扩散到钢管，即此处钢管对混凝土的约束作用难以发挥，混凝土受压沿径向向外挤压，使得此处钢管的变形更大。这一试验现象与钢管混凝土局部轴压试验的试验现象相似26。SMCFCST 约束柱的破坏形态以试件 T4-SMC60-P80 为例，如图 4b、4c 所示。2.2峰值荷载分析将试件的峰值荷载 Pue进行汇总，详见表 1 和图 5。从结果得知，SMCFCST 约束柱的峰值荷载显著高于无约束 C 柱。本文引用文献 27 中提到的比例增强系数 E 定量分析各试验参数对 SMCFCST约束柱峰值荷载的影响，其计算公式如下:E=Pue，cc Pue，rcPu，rc(1)式中:Pue，cc为各 SMCFCST 柱的峰值荷载;Pue，rc为相应的无约束 C 柱(试件 0-0-P80)的峰值荷载。图 5试件峰值荷载汇总Fig5Summary of the peak loads of specimens将 SMCFCST 约束柱的 E 计算结果汇总于表1。SMCFCST 约束柱的 E 的均值为 1.547，即SMCFCST 约束柱的峰值荷载显著高于无约束 C柱，即 SMCFCST 约束法可显著提高无约束 C 柱的峰值荷载。分析各试验参数变化对 SMCFCST 约束柱的峰值荷载的影响。1)试件 T2-SMC60-P80、T4-SMC60-P80 和 T6-SMC60-P80 为钢管厚度组，峰值荷载分别提高了 1.200、1.447 和 2.510 倍。这表明SMCFCST 约束可显著提高 C 柱的峰值荷载。另外，SMCFCST 约束柱的峰值荷载随着钢管厚度的增大而显著增大。2)试件 T4-SMC40-P80、T4-SMC60-P80 和 T4-SMC80-P80 为自密实微膨胀填充混凝土强度 组，峰 值 荷 载 分 别 提 高 了 1.373、1.447 和1.466 倍。这表明 SMCFCST 约束柱的峰值荷载随着自密实微膨胀填充混凝土强度的增大而小幅度提高。3)试件 T4-SMC60-P80 和 T4-SCC60-P80 为填充混凝土类型组，峰值荷载分别提高了 1.447 和26工业建筑2023 年第 53 卷第 2 期1.449 倍。这表明填充混凝土类型对 SMCFCST 约束柱的峰值荷载的影响不明显，填充混凝土主要起黏结和传力作用。这是因为加载过程中，填充混凝土同时受到 C 柱混凝土径向挤压和钢管的约束，处于受压状态，即尽管采用收缩较明显的自密实混凝土作为填充层浇筑材料，也能保持其与钢管和 C柱表面的充分黏结。但为了减少加载前填充层出现脱空的可能性，仍推荐性能更为优异的自密实微膨胀混凝土作为填充层材料。4)试件 T4-SMC60-P30、T4-SMC60-P50 和 T4-SMC60-P80 为初始轴压力组，峰值荷载分别提高了 1.477、1.452 和 1.447 倍，这表明初始轴压力对 SMCFCST 约束柱的峰值荷载的影响也不明显。2.3延性分析为了定量分析 SMCFCST 约束对 C 柱延性的改善情况，本文引用文献 27 中提到的延性系数 DI作为评定指标，其计算公式如下:DI=0.85/u(2)式中:u为试件达到峰值荷载处相应的竖向变形;085为试件达到峰值荷载后，荷载下降到峰值荷载85%处相应的竖向变形。汇总各试件的 DI 计算结果，详见表 1 和图 6。因试件数量较少，且各试件的 DI 计算结果较为离散，故难以进行参数分析。从整体上看，无约束C 柱(试件 0-0-P80)的 DI 为 1.140;而 SMCFCST约束柱的 DI 均超过 2.500，均值为 3.124，且最高可至 3.972。这表明 SMCFCST 约束可显著提高图 6试件 DIFig6DI of specimensC 柱的延性。2.4荷载竖向变形曲线分析绘制试件的荷载竖向变形曲线(P 曲线)，详见图 7。通常，P 曲线可分为弹性、弹塑性和破坏三阶段。图 7a 展示的是无约束 C 柱(试件 0-0-P80)的 P 曲线:弹性阶段，荷载与竖向变形呈线性比例增长;弹塑性阶段，荷载随着竖向变形的增大而呈非线性比例增长;破坏阶段，即达到峰值荷载后，荷载急剧下降，表明无约束 C 柱延性差。图 7be 曲线展示的是各 SMCFCST 约束柱的 P 曲线:SMCFCST 约束柱的 P 曲线在弹性阶段和弹塑性阶段的走势与无约束 C 柱相似，但曲线明显延长，表明 SMCFCST 约束柱的峰值荷载显著高于无约束C 柱;达到破坏阶段后，荷载缓降，表明 SMCFCST约束柱的延性好。也就是说，SMCFCST 约束可显著a无约束 C 柱;b钢管厚度组;c自密实微膨胀填充混凝土强度组;d填充混凝土类型组;e初始轴压力组。图 7试件荷载竖向变形曲线Fig7elations between load and vertical deformation of specimens自密实微膨胀混凝土填充圆钢管约束钢筋混凝土柱轴压性能试验研究 姜海波，等27提高 C 柱的峰值荷载和延性。图 7b e 曲 线 反 映 了 各 试 验 参 数 变 化 对SMCFCST 约束柱的轴压性能影响。1)图 7b 描绘了钢管厚度组的 P 曲线，随着钢管厚度的增大，SMCFCST 约束柱的峰值荷载增大，且峰值荷载后平缓段越长。这表明钢管厚度越大，约束效果越佳。2)图 7c 描绘了自密实微膨胀填充混凝土强度组的P 曲线，随着自密实微膨胀填充混凝土强度的提高，试件初始刚度和峰值荷载小幅度增大;3)图 7d描绘了填充混凝土类型组的 P 曲线，试件 T4-SMC60-P80 和 T4-SCC60-P80 的 P 曲线几乎重合，表明填充混凝土类型对 SMCFCST 约束柱峰值荷载和延性的影响微弱。4)图 7e 描绘了初始轴压力组的 P 曲线，试件 T4-SMC60-P80、T4-SMC60-P30和 T4-SMC60-P50 的 P 曲线几乎重合，表明初始轴压力大小对 SMCFCST 约束柱峰值荷载和延性的影响不明显。2.5荷载钢管应变曲线分析由前述可知，钢管约束可显著改善 C 柱的力学性能。为研究 SMCFCST 约束柱加载过程中钢管的变形情况，现绘制 SMCFCST 约束柱的荷载钢管应变曲线(P 曲线)，详见图 8。其中，a代表钢管的轴向应变，h代表钢管的环向应变。试件加载过程中，a均为压应变，而 h均为拉应变。加载初期，试件处于弹性阶段，a和 h均较小且增长缓慢，这表明钢管的约束作用在弹性阶段暂不明显;达到峰值荷载时，相应的钢管轴向应变在 1 5001064 500106范围内，而相应的钢管环向应变在 1 0001062 000106范围内，即钢管已屈服;继续加载，a和h应变迅速增大，即钢管的约束作用明显。最终，SMCFCST 约束柱的 P 曲线的形状均呈现“v”字形。a钢管厚度组;b自密实微膨胀填充混凝土强度组;c填充混凝土类型组;d初始轴压力组。图 8SMCFCST 约束柱荷载钢管应变曲线Fig8Load-strain curves of steel tubes of SMCFCST confined columns3承载力分析计算鉴于目前规范中并未提供自密实微膨胀混凝土填充圆钢管约束 C 柱的轴压承载力计算公式，本文将 GB 509362014钢管混凝土结构技术规范28中钢管混凝土柱的局部轴压承载力计算公式作为原型。另外，由试验结果可知，初始轴压力和填充混凝土类型对 SMCFCST 约束柱承载力的影响不明显，故本文公式计算忽略了初始轴 压 力 和 填 充 混 凝 土 膨 胀 的 影 响。对 GB509362014 规范相关公式进行修改，得到适用于 SMCFCST 约束柱的轴压承载力预测公式，如式(3)所示:Puc=09Acffcf(1+)+Alfly(3)式中:Puc为峰值荷载预测值，kN;为混凝土强度等级相关系数，按规范取值为 2;为局压系数;Al为纵筋的横截面面积，mm2;fly为纵筋的屈服强度，MPa;Acf、fcf、分别为 C 柱混凝土和填充混凝土的横截面总面积，mm2、组合轴心抗压强度，MPa 和组合套箍系数，计算公式如式(4)所示:=Ac/Acf(4a)Acf=Ac+Af(4b)fcf=(Acfc+Afff)/Acf(4c)=Asfy/(Acfc+Afff)(4d)式中:Ac、Af和 As分别为 C 柱混凝土、填充混凝土和钢管的横截面面积，mm2;fc、ff和 fy分别为 C 柱混凝土和填充混凝土的轴心抗压强度，以及钢管的屈服强度，MPa。将式(3)计算得到的 SMCFCST 约束柱的轴压承载力预测值与试验值进行比较，详见表 5 和图 9。可知:轴压承载力预测值与试验值比值(Puc/Pue)的平均值为 0.956，标准差为 0.064。除了试件 T6-SMC60-P80 和 T4-SMC40-P80 的轴压承载力预测值较为保守，其余试件的轴压承载力预测值与试验值间的相对误差均控制在 10%以内，即吻合情况良好。因此，式(3)可作为自密实微膨胀混凝土填充圆钢管约束 C 柱的轴压承载力简便预测公式，为实际工程提供参考。28工业建筑2023 年第 53 卷第 2 期表 5修正公式参数及预测结果汇总Table 5Summary of modified formula parameters and prediction results试件编号Ac/mm2Af/mm2Acf/mm2Al/mm2fc/MPaff/MPafcf/MPafly/MPaPue/kNPuc/kNPucPueT4-SMC60-P8032 476.67 46 656.23 79 132.90 301.440.64141.4046.6944.52449.800.2753 406.113 284.530.964T2-SMC60-P8032 476.67 47 907.33 80 384.00 301.440.63641.4046.6944.56449.800.1933 062.242 975.280.972T6-SMC60-P8032 476.67 44 676.89 77 151.56 301.440.64941.4046.6944.47449.800.4904 885.344 101.800.840T4-SMC40-P8032 476.67 46 656.23 79 132.90 301.440.64141.4034.086 37.09449.800.3303 302.342 945.360.892T4-SMC80-P8032 476.67 46 656.23 79 132.90 301.440.64141.4061.3153.14449.800.2303 432.563 677.681.071T4-SCC60-P8032 476.67 46 656.23 79 132.90 301.440.64141.4050.4446.73449.800.2623 408.143 385.320.993T4-SMC60-P3032 476.67 46 656.23 79 132.90 301.440.64141.4046.6944.52449.800.2753 446.803 284.530.953T4-SMC60-P5032 476.67 46 656.23 79 132.90 301.440.64141.4046.6944.52449.800.2753412.283 284.530.963图 9承载力预测值和试验值对比Fig9Comparisons of the bearing capacity betweenpredicted values and test data4结论本文开展了轴压试验，对自密实微膨胀混凝土填充圆钢管约束 C 柱的轴压性能进行研究，可得到如下结论:1)SMCFCST 约束法可以显著提高 C 柱的峰值荷载(Emean=1.547)和延性(DImean=3.124)。随着钢管厚度的增大，SMCFCST 约束柱的峰值荷载显著增大，即厚钢管的约束效果更佳。随着自密实微膨胀填充混凝土强度的提高，SMCFCST 约束柱的峰值荷载小幅增大。填充混凝土类型和初始轴压力的变化对 SMCFCST 约束柱峰值荷载的影响不明显。2)SMCFCST 约束柱轴压过程中，钢管轴向应变均为压应变，而环向应变均为拉应变。加载初期，钢管轴向应变和环向应变均较小且增大缓慢;达到峰值荷载时，峰值处相应的钢管轴向应变约为 1 500106 4 500 106，而相应的钢管环向应变约为1 0001062 000106;继续加载，钢管轴向应变和环向应变迅速增大。即在加载初期，SMCFCST 约束柱的变形小，钢管暂未起明显的约束作用;荷载增加到峰值荷载附近时，钢管的约束作用逐渐显现，随后钢管屈服。此时，SMCFCST 约束柱的试验现象表现为填充混凝土顶面出现均匀分布的径向裂缝，呈“辐射状”;钢管外鼓，且上端的外鼓程度略大于下端，SMCFCST 约束柱呈“倒圆台状”。3)修改 GB 509362014 规范中钢管混凝土柱的局部轴压承载力计算公式，得到了 SMCFCST 约束柱的轴压承载力简便预测公式。公式预测值与试验值比值的平均值为 0.956，标准差为 0.064，预测值与试验值间的相对误差几乎控制在 10%以内，即本文提出的修改公式的精确性较好。参考文献 1郑新亮，谢毅，高爽 腐蚀环境对钢筋混凝土桥墩的抗震性能影响分析 J 公路工程，2019，44(6):9497，146 2苏俊省，王君杰，郭进，等基于钢筋低周疲劳的桥墩地震易损性分析 J 同济大学学报(自然科学版)，2016，44(1):2936 3LIANG Y，LI L，MAO，et al Seismic response analysis of pierconsidering durability damage repairJ Advances in CivilEngineering，2020，2020:116 4陈林，肖岩 桥墩防车辆撞击研究综述J 公路交通科技，2012，29(8):7886 5韩娟，方海，刘伟庆，等 桥墩防船舶撞击研究概述J 公路，2013(10):6066 6CHEN L，WU H，LIU T Vehicle collision with bridge piers:astate-of-the-art reviewJ Advances in Structural Engineering，2021，24(2):385400 7曹兴，魏洋，李国芬，等 钢筋混凝土桥墩加固与修复技术研究J 施工技术，2011，40(15):6064 8魏保立，邓苗毅，董晓马 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