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徐变对钢管混凝土界面粘结性能的影响研究
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【发展战略论文结构】摘 要：徐变是钢管混凝土在长期荷载作用下，应变随持荷时间的延长而逐渐变化的现象。文章通过实验方法研究在圆钢管混凝土上通过徐变加荷方法，观察试验过程，通过实验数据得出了构件推出试验的 P-s 曲线的特征及钢管应变沿纵向方向的变化规律，对圆钢管混凝土构件在长
摘 要：徐变是钢管混凝土在长期荷载作用下，应变随持荷时间的延长而逐渐变化的现象。文章通过实验方法研究在圆钢管混凝土上通过徐变加荷方法，观察试验过程，通过实验数据得出了构件推出试验的 P-s 曲线的特征及钢管应变沿纵向方向的变化规律，对圆钢管混凝土构件在长期荷载作用下的粘结性提出初步的观点。
网 /2/view-12224766.htm
关键词：钢管混凝土；粘结性；徐变
在长期荷载作用下，钢管混凝土内填充的混凝土应变随持荷时间的延长而逐渐变化的现象称为徐变。核心混凝土在承受荷载的状态下，通过界面粘结力传递给钢管，达到二者共同受力。目前各国学者从不同的角度，对钢管混凝土徐变的研究做了相关的工作，具有一定的指导价值。如构件的徐变在早期发展很快，徐变曲线在五个月后趋于水平，并且在一年后基本停止；在长期荷载作用下，纵向变形在早期的发展很快，100天后，变形趋于稳定；在骨料水泥比减小，或增大水灰比的情况下，会显著增加钢管混凝土的徐变；钢管混凝土的极限承载力由于膨胀剂的掺入而有所提高，徐变变形随膨胀剂掺量的增大而增大。
这些研究成果主要是基于钢管混凝土轴压试验研究及构件整体承载力，而针对徐变对钢管混凝土界面粘结性能的研究几乎没有涉及，本次试验研究钢管混凝土界面粘结力随荷载作用时间的变化趋势，具有一定的创新性。
1 试验目的
为考察在役钢管混凝土界面粘结性能随荷载作用时间的关系，在核心混凝土上作用一个恒定的集中力，以荷载作用的时间段为基本参数，完成圆钢管混凝土试件的推出试验，得出各个构件的 P-s 曲线和粘结破坏荷载。为此，本课题组一共设计了 7 根圆钢管混凝土试件，主要考察了核心混凝土的徐变对钢管混凝土构件的影响，研究界面粘结性能的演化机理。通过布置在钢管外壁沿纵向方向上的应变片，可以测量出外钢管应变的发展过程，得出界面粘结应力的变化及发展规律。本次试验的主要目的有（1）圆钢管混凝土试件受长期荷载作用后的 P-s 曲线的测定。（2）圆钢管混凝土试件受长期荷载作用后的粘结应变的分布规律及其大小的测定。（3）核心混凝土的徐变对圆钢管混凝土中紧箍效应应力进行研究。
2 试验方案
本次试验制作了 7 根圆钢管土混凝土试件，所有试件均采用外径 114mm 的 Q235直缝圆钢管，在其中 6 根试件的核心混凝土上施加 80kN 的集中荷载，模拟钢管混凝土随持荷时间对界面粘结性能的影响，另外 1 根试件不作处理，起对比作用，探讨其对钢管混凝土界面粘结性能的影响，表1为浇注完成的试件。
3 徐变加荷装置和试验加载方案
徐变加荷装置是对钢管混凝土构件施加长期恒定荷载的设备，试验过程中利用结构实验室的反力架配机械式千斤顶对试件施压。
在试验过程中，在试验试件（基准件）上贴两个应变片，位置为混凝土面至钢管顶面的中点，即 25mm 处。然后用导线与HD-16A 静态电阻应变仪相接通，进行试验，试验过程中观察得到钢管在 25mm 处的应变值，由公式σs = Eεs = P /As，从而计算核心混凝土的压力值。按照同样的方法，对其他6根试件做相应试验，徐变加载前先在试件核心混凝土上放一个比钢管尺寸稍小的圆形钢垫块，再用机械式千斤顶施压，取预压荷载 P=0.42Pu，同时观测仪器的数值，确定加载时的荷载大小。由于混凝土徐变引起的相对位移使荷载减小，因此要经常性地补荷载以保证荷载的恒定，一般在加荷后 2-3 月内调荷 3-5 次即可。
4 试验结果及分析
4.1 试验过程
对于长期荷载作用后的试件，其试验过程与腐蚀试件基本相同，主要区别在于：各个试件的极限荷载都有不同程度的降低。在荷载比较小时，百分表读数有较大的增长，出现较明显的滑移，发展也很迅速，且达到极限荷载时所对应的滑移值，随试件持荷时间的延长而增大，同时很快出现下降段。
4.2 长期荷载作用后推出试验的 P-s 曲线特征
在推出试验过程中，试件一端是钢管受压，另一端是核心混凝土受压，通过试验机上读出的荷载值和与之相对应的试件加载端处的滑移值，可以较准确地绘制出各个试件的 P-s 曲线，描绘出试件从加载开始时刻直至试验结束的全过程变化。
长期荷载作用后，钢管混凝土试件P-s曲线的变化规律基本一致，由于试件持荷载时间的不同，各试件表现出一定的差异性：
4.2.1 各个试件 P-s 曲线的上升段基本上保持同步，与试件基准件（作用时间为0个月）相比，作用时间为5个月、7个月和9个月的三根试件的上升段表现了更明显的非线性，说明长期荷载作用对钢管混凝土界面粘结性能影响显著。
4.2.2 在同一荷载作用下，随着持荷时间的延长，钢管混凝土的极限荷载 Pu呈下降的趋势，对应 P-s 曲线的峰值下降较明显，这表明长期荷载作用对钢管混凝土界面产生了一定程度的损伤。这种变化可能是核心混凝土在长期荷载作用下，混凝土的徐变，破坏了界面局部的胶结力，由此使得界面粘结力的组成大小发生变化。
4.3 钢管应变测量结果分析
外钢管应变的变化规律如下：
加载初始阶段，在钢管外壁上相邻的纵向应变的差值相对较小，应变具有一定的连续性，界面未发生明显的相对滑移。随着施加的荷载逐渐增大，应变差值也随之增大，由此表明在这个过程中荷载破坏了钢管与核心混凝土之间的应变连续性，界面处发生了较为明显的相对滑移。
随着持荷时间的延长，钢管混凝土界面受到损伤，如：作用时间0个月构件与作用时间7个月相比，在构件长度 50mm 的位置，应变差值表现出了不连续性，反映了构件界面出现了不同程度的损伤；同时，各试件相同部位对应点的应变在不同级别荷载（25%Pu、50%Pu、75%Pu和 100%Pu）的差值越来越明显，从而影响了应力的传递。
5 结语
本章介绍了徐变加荷方法，描述了试验过程的现象，基于此次的试验数据，得出了构件推出试验的 P-s 曲线的特征及钢管应变沿纵向方向的变化规律，对圆钢管混凝土构件在长期荷载作用下的粘结性能有了初步的认识。
在长期荷载作用下，构件极限荷载随荷载作用时间的延长而减小，钢管混凝土界面粘结性能受徐变的影响较为显著，为了进一步了解其现象，有必要从理论上揭示界面粘结的损伤机理。
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