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为适应我国内河岸坡陡峭、基岩裸露的复杂的地质环境和特殊的水文条件,提出了钢护筒与钢筋混凝土桩结构,该结构目前已应用于港口工程和桥梁工程中,具有施工方便、承载能力高等优点。钢护筒与钢筋混凝土结构的力学性能和结构稳定性与其钢-混界面的粘结强度密切相关,同时也是工程界比较重视的问题之一。当结构承受外部长期荷载时,钢护筒钢筋混凝土结构的界面不断发生疲劳损伤,随着疲劳损伤的持续累积,进而促使结构钢-混界面粘结性能劣化,结构整体承载能力被削弱,结构整体稳定性降低。因此,为了深入研究纵向低周往复疲劳荷载对钢护筒钢筋混凝土结构的疲劳损伤以及结构钢-混界面粘结性能的影响,本文将通过物理模型试验和理论分析两方面,对试验结果和现象进行分析,引入损伤变量进而探讨损伤机理。主要研究成果如下:
(1)本文以重庆港果园港区二期工程桩基为原型,竖向低周往复疲劳荷载的加载次数和加载荷载中值为变量,进行了6根钢护筒钢筋混凝土结构的纵向疲劳试验和推出试验,探讨了纵向疲劳荷载作用对钢护筒钢筋混凝土结构界面粘结滑移性能的劣化影响,提出改进结构粘结性能的方法。
(2)基于物理模型试验,利用最小二乘法对钢护筒钢筋混凝土结构外部钢护筒的应变进行公式拟合,研究变化趋势,回归钢护筒纵向应变的分布规律,对钢护筒钢筋混凝土结构推出试验的协同工作机理进行深入分析,推导结构钢-混界面粘结应力的计算公式,进行理论分析,得出了沿结构受力方向钢-混界面粘结应力的变化规律。探讨了钢护筒钢筋混凝土结构界面粘结作用的组成,得出了钢-混界面粘结应力的大小,确定了界面粘结强度和结构疲劳损伤的关系。
(3)基于考虑疲劳损伤情况下对钢-混界面疲劳损伤模型进行研究,通过钢护筒钢筋混凝土结构钢-混界面的粘结强度和割线模量研究,引入疲劳损伤变量D,推导了疲劳损伤变量公式,探讨了钢护筒钢筋混凝土结构界面疲劳损伤与损伤变量的关系,揭示了疲劳损伤演变的规律,明确了钢护筒钢筋混凝土结构界面粘结作用的损伤机理。
(1)本文以重庆港果园港区二期工程桩基为原型,竖向低周往复疲劳荷载的加载次数和加载荷载中值为变量,进行了6根钢护筒钢筋混凝土结构的纵向疲劳试验和推出试验,探讨了纵向疲劳荷载作用对钢护筒钢筋混凝土结构界面粘结滑移性能的劣化影响,提出改进结构粘结性能的方法。
(2)基于物理模型试验,利用最小二乘法对钢护筒钢筋混凝土结构外部钢护筒的应变进行公式拟合,研究变化趋势,回归钢护筒纵向应变的分布规律,对钢护筒钢筋混凝土结构推出试验的协同工作机理进行深入分析,推导结构钢-混界面粘结应力的计算公式,进行理论分析,得出了沿结构受力方向钢-混界面粘结应力的变化规律。探讨了钢护筒钢筋混凝土结构界面粘结作用的组成,得出了钢-混界面粘结应力的大小,确定了界面粘结强度和结构疲劳损伤的关系。
(3)基于考虑疲劳损伤情况下对钢-混界面疲劳损伤模型进行研究,通过钢护筒钢筋混凝土结构钢-混界面的粘结强度和割线模量研究,引入疲劳损伤变量D,推导了疲劳损伤变量公式,探讨了钢护筒钢筋混凝土结构界面疲劳损伤与损伤变量的关系,揭示了疲劳损伤演变的规律,明确了钢护筒钢筋混凝土结构界面粘结作用的损伤机理。