混凝土浇筑过程中方钢管混凝土柱侧壁压力的试验研究.pdf
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1、第! !卷 第“期建筑结构 # $ $ !年“月 湿混凝土浇筑过程中方钢管混凝土柱 侧壁压力的试验研究 陈之毅秦效启沈祖炎 (同济大学上海# $ $ $ % #) 陈国津 (浙江杭萧钢构股份有限公司杭州! * + 2 * 2 / + 0 , . , . 2 / * * 1 / 3 9 * 2 4 5 / 6 + * * 7 4 . 7 + * / * ? . 5 1 3 * . 7 *4 5 / 6 * 2 1 3 - )0 . : ; , 9 + 0 / , 4 .4 5 7 4 . 7 + * / *4 ./ 6 * 1 0 / * + 0 1 ) + * 2 2 3 + *0 . :/
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3、矩形钢管混凝土构件的设计理论与方法已 日趋成熟, 但施工中暴露的问题也越来越多, 如混凝土 浇筑引起焊缝开裂, 钢管壁与混凝土脱开等。这些都 是影响矩形钢管混凝土构件正常承载的关键因素。因 此, 有必要对湿混凝土浇筑过程中的钢管侧壁压力分 布及钢管环向应变作深入的试验及理论研究。 一、 工程概况 瑞丰大厦的结构采用方钢管混凝土柱, 钢柱截面 形式为箱形, 梁柱节点处设横隔板。除四根柱的截面 为C $ $ -DC $ $ -外, 其余柱子的截面均为E $ $ - D E $ $ -。柱的最大板厚# F -, 最小只有& C -, 钢 板的宽厚比达到F $。因此必须采取措施防止钢板局 部失稳以及焊
4、缝开裂。为更好地反映混凝土浇筑时的 实际情况, 在施工工地进行了方钢管混凝土柱混凝土 高位抛落法现场模拟试验。 二、 试验概况 试验共有& #根方钢管混凝土试验柱, 高C -。其 中!根柱在距柱脚底部! $ $ -处预埋E个压力盒, 用 以检测湿混凝土在钢管侧壁的压力分布, 此!根柱的 试验情况见表&。在钢管表面对应于压力盒处横向粘 贴了E枚应变片, 用以检测钢管的环向应变, 测试仪表 具体布置如图&所示。压力盒采用钢弦式土压力盒 G H $ I # J K 0, 有效受力面的直径为& # $ -。柱内混 凝土分别浇筑至#, L,C -, 待混凝土稳定后, 用MN & 型振弦读数仪及O P H
5、 E静态电阻应变仪读取压力及应 变数据。并在混凝土浇筑完毕后的#, L,F 6和# :测试 钢管壁侧压及环向应变数据。 图&压力盒 (应变片) 布置示意图 方钢管混凝土试验柱表) 柱子编号截面尺寸 (-)现场坍落度 (7 -)振捣方式 Q L $ & # #E $ $DE $ $D# $& % 振捣棒内部振捣 Q L $ & # !E $ $DE $ $D# $& C 振捣棒内部振捣 Q E $ # # &E $ $DE $ $D# $# ! I E 无振捣 注: 柱子编号Q ( ( ( ( (, 第一组数字表示混凝土强度等级, 第二 组数字表示设计坍落度, 第三组数字为试验柱编号。 三、 试
6、验结果及分析 & I钢管侧壁压力 表#所列为试验中取混凝土浇注高度!分别#, L,C -时钢管侧壁所测得的压力数据。其中表内压力 盒编号按顺序在柱上的摆放位置为从R面顺时针到Q 面, 每根柱E个。压力“的理论值按下式计算: “#! $ ! 式中!取混凝土实际密度 ( S = - !) , $为重力加速度 值, !为混凝土浇筑高度。 从表#可以看到, 无振捣湿混凝土 (柱Q E $ # # &) 对侧壁的压力不超过理论计算值的% $T, 与文 & 的 试验结果相似。而侧壁压力在有振捣情况下明显大于 无振捣情况, 且有一个超过理论值& F I ET。总体上, “# 湿混凝土对钢管侧壁侧压值都小于按
7、流体静压计算的 理论值。 从图!(“)!(#) 可以看到, 在浇筑过程中, 压力值 随混凝土的浇筑高度呈线性递增。但由于施工中混凝 土抛落位置、 朝向不一, 导致各个位置压力递增速率不 同, 与水压各向同性分布有区别。各柱压力值在混凝 土浇筑至$ %时达到最大值, 在随后的& 内, 很快退 化, ( 后, 变化平缓, 压力出现负值, 即由于混凝土收 缩, 导致靠近钢管内壁的混凝土拉伸, 角部混凝土的拉 伸最为明显。压力值在后期较为分散, 还有待更多的 试验验证与分析。 ! )钢管环向应变 表*所列为试验所测的混凝土浇筑高度不同时钢 管壁环向应变值。其中表内应变片按顺序为从+面顺 时针到,面。其
8、中理论值计算所采用的压力值取平均 实测值, 并假定钢板两边界固支。由表可以看到, 理论 计算的应变值与实际所测的应变值存在一定的差距, 钢管侧壁压力值分析表! 柱 压力盒 编号 !%&%$% 理论值 (-. “) 实测值 (-. “) 实测值 理论值 理论值 (-. “) 实测值 (-. “) 实测值 理论值 理论值 (-. “) 实测值 (-. “) 实测值 理论值 !/ ! (01 0 & 201 0 * 201 / / (01 0 3 401 0 ( 401 ( 3 001 4 * $01 0 3 301 / ! ( !/ * 001 0 & 201 0 4 (01 & 0 001 0
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