冻融循环作用后钢管混凝土界面黏结滑移本构模型研究

摘要

在北方寒冷地区，钢管混凝土结构因冻融作用侵蚀而造成钢管开裂以及钢管混凝土结构力学性能劣化从而导致结构破坏的事故时有发生。针对冻融侵蚀后钢管混凝土界面黏结性能问题，制作了钢管混凝土推出试件，考虑冻融循环次数、混凝土强度、钢管径厚比等不同参数，进行冻融试验和推出试验，分析了界面黏结力的分布规律和影响因素，研究了冻融循环作用后钢管混凝土界面黏结滑移本构关系，确定了界面平均黏结强度以及峰值黏结强度、残余黏结强度特征值。结果表明，随着冻融循环次数的增加，界面平均黏结强度减小，极限荷载对应的滑移逐渐增大，而残余黏结强度呈线性减小，稳定段起点滑移随着冻融循环次数的增加呈指数增长。峰值黏结强度、残余黏结强度随混凝土强度的增加而提高，随着径厚比的增大而降低。分析外钢管密布应变计所测出的应变分布规律可知界面黏结应力呈指数分布，对比分析由荷载、滑移结合能量法理论推导所得的黏结应力分布函数，结果表明其具有较高精度，为后期研究界面黏结性能提供了新思路。构建了冻融循环作用后界面黏结应力-滑移三段式本构模型，并提出了相应特征值计算公式和本构模型，可为该类构件设计时考虑冻融作用提供参考。

关键词

钢管混凝土 / 冻融作用 / 推出试验 / 界面黏结应力-滑移本构 / 黏结应力分布函数

基金资助

2023年甘肃省高校青年博士支持项目（2023QB-104）; 甘肃省住房和城乡建设厅2024年建设科技项目（JK2024-34）