方钢管混凝土界面黏结强度试验研究

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发布时间：2021-09-11

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方钢管混凝土界面黏结强度试验研究
许开成，马腾，袁方
(1．南昌大学建筑工程学院，江西南昌330031；2．华东交通大学土木建筑学院，江西南昌330013)
摘要：通过9根方钢管混凝土短柱的推出试验，研究了宽厚比、水灰比等参数对方钢管混凝土界面黏结
强度的影响。绘制了各试件的荷载一滑移曲线，并对不同受力阶段的构件内部变化特征进行了分析，探
讨了钢管应变和黏结应力的分布规律。研究结果表明：钢管宽厚比越大，钢管混凝土界面黏结强度越
小；极限黏结强度随钢管壁厚的增加而明显增大；核心混凝土水灰比越大，界面黏结强度越小；随着外荷
载的不断增加，钢管加载端的应力和应变始终最大且增长迅速。
关键词：黏结强度宽厚比水灰比推出试验
中图分类号：TU528．59 文献标识码：A DO／：10．3969／j．issn．1003—1995．2012．12．46
钢管混凝土作为一种组合材料，以其良好的受力
性能和经济性，得到越来越广泛的应用¨ ，钢管与混
凝土之间的良好黏结，是其良好受力性能的基础。影
响界面黏结性能的因素很多，其中最主要的是钢管和
混凝土这两种材料的基本参数。本文通过试验，
研究钢管宽厚比和混凝土水灰比对界面黏结作用的影
响，为工程设计提供参考。
1 试验概况
1．1 试件制作
本次试验共采用了9根方钢管混凝土试件，试件
的外钢管采用Q235钢，由武汉钢铁制造厂生产。外
钢管由4块钢板拼焊而成。参照相关试验，并根据实
际施工需要以及为便于对比分析，钢材壁厚选用3
mm，4 mm 和5 1TI1TI。对3种壁厚的钢材进行拉伸试
验，得到钢材的弹性模量、屈服强度和极限强度，见表
1。试验前对试件钢管的两端进行机械磨平处理，以确
保试验时能够轴心受压。为了与工程实际相符，试验
前没有对钢管的内壁做除锈处理，仅用干抹布抹去了
钢管内壁的灰尘、油渍等。
混凝土采用海螺牌42．5普通硅酸盐水泥；花岗石
碎石，最大粒径为30 mm；中砂，细度模数为2．6。试
验以水灰比为参数，设计3种配合比。试件浇筑完成
后置实验室浇水养护，同时制作150 mm×150 mm×
收稿日期：2012—03-27；修回日期：2012—09-11
基金项目：国家自然科学基金(50968006)；江西省教育厅项目
(GJJO9665，GJJ10711)；华东交通大学科研基金(10TM05)
作者简介：许开成(1973一)，男，安徽东至人，副教授，博士。
表1 钢材参数试验结果
150 mm混凝土立方体试块3组，每组3块。对预留的
试块与钢管混凝土试件同条件养护，在达到养护时间
后，按照《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB／T
50081—2002)进行试验，测试结果见表2。
表2 混凝土配合比
在试件浇筑前，用盖板盖住下底面，并在四个角上
进行点焊把盖板固定住，用AB胶封住钢管与盖板间
的缝隙，防止试件在浇筑过程中由于振捣和移动引起
漏浆，以保证混凝土的浇筑质量。试件在浇筑的时候，
将钢管竖立于平整的地面上，通过漏斗向钢管内浇筑
混凝土，用振捣棒分层充分振捣，混凝土浇筑至距钢管
顶端50 mill时，停止浇筑，将混凝土表面抹平。以往
的试验表明，如果不对试件进行早期湿润养护，混凝土
早期的收缩量会比较明显，从而影响试验效果。为此，
待混凝土终凝后，在试件上端用一定量的水覆盖混凝
土，然后立即用薄膜封严，防止水分散失，以保证混凝
土的湿润养护。推出试验试件参数见表3。