钢护筒与钢筋混凝土柱协同受力机理及其设计优化技术研究

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钢护筒与钢筋混凝土柱作为一种新的结构形式,目前已经应用于港工结构及桥梁工程中。在钢护筒内浇筑普通钢筋土与钢管混凝土中加配纵筋及箍筋原理一样,但目前对这种新的结构形式研究很少,也没有系统的规范。因此本文将对钢护筒与钢筋混凝土柱的破坏形态及其力学性能展开研究。  本文以果园二期桩基为原型,钢护筒厚度、配筋率、配箍率为变量,进行了6个钢护筒与钢筋混凝土短柱结构和2个钢管混凝土短柱轴压试验。试验结果表明:钢护筒与钢筋混凝土短柱结构中,钢护筒与箍筋对核心混凝土均有约束作用,且双重约束效应明显,钢护筒与箍筋对核心混凝土的约束效应可以有效地抑制混凝土裂缝开展,使得钢护筒较传统的钢管混凝土结构具有更高的承载力、塑性和韧性;在钢护筒具有足够的约束效应时,钢护筒、混凝土及纵筋均在试件破坏时达到屈服,材料性能得到充分的利用。  基于ABAQUS有限元软件,同样以钢护筒厚度、配筋率、配箍率为参数,分析了1个普通钢筋混凝土短柱和9个钢护筒与钢筋混凝土结构短柱,同试验结果对比验证了模型的正确性。分析结果表明,箍筋对混凝土的约束作用对钢护筒与钢筋混凝土短柱的的承载力、塑性及延性性能影响显著,随着箍筋间距的减小,构件的承载力及延性性能有明显的提高,但箍筋间距在小于140mm后,进一步加密箍筋其承载力及延性性能无明显改善.  基于钢护筒与钢筋混凝土短柱的室内物理模型试验和ABAQUS有限元分析,使用剥离分析的方法,分析了钢护筒与钢筋混凝土短柱在轴压下的的内力分配规律。在进入塑性阶段后,钢护筒的纵向轴力呈现下降趋势,内力逐渐向核心混凝土及纵筋转移,在钢护筒与箍筋的双向约束作用下,混凝土的性能得到很大单位改善,其组合强度约为混凝土标准强度的1.59倍;同时参考钢管混凝土“统一理论”和“极限平衡理论”,推导了钢护筒与钢筋混凝土短柱的压缩刚度和轴压极限承载力公式,同试验结果对比误差较小。  参考《钢管混凝土结构设计与施工规程》、《钢结构设计规范》、《混凝土结构设计规范》、《钢结构工程施工质量验收规范》、《混凝土工程施工质量验收规范》等规范总结了钢护筒与钢筋混凝土短柱的简单设计规定和施工注意事项,并基于本文的钢护筒与钢筋混凝土短柱轴压公式推导了钢护筒与钢筋混凝土短柱的合理径厚比比取值方法,确定钢护筒与钢筋混凝土短柱的纵筋及箍筋后,即可以求得其钢护筒的套箍系数θ,确定具体的D/t值,进而求得钢护筒的厚度取值。
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随着农田非点源污染问题的突出,控制排水因其优秀的节水、减排、控污性能而成为研究热点。农田控制排水技术,又称地下水位管理措施,是一种通过调控农田地下水位和排水量,以减少氮磷等污染物输出为目的,兼顾农业生产和环境保护的水管理技术。该技术自诞生以来经历了不同的发展阶段,从最初的保墒增产、节水灌溉,再到后来的污染物削减。伴随相关研究和应用不断交替前进,控制排水技术对变化条件下农田灌溉排水的设计和管理具有重