服役環境下鋼管混凝土界面特徵與性能最佳化

《服役環境下鋼管混凝土界面特徵與性能最佳化》是依託武漢理工大學，由任志剛擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：服役環境下鋼管混凝土界面特徵與性能最佳化
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：任志剛
• 依託單位：武漢理工大學

項目摘要

鋼管混凝土是在我國得到廣泛工程套用的組合結構材料，其優異性能依賴於鋼管混凝土間的複合作用。而工程實踐顯示，在野外環境下存在鋼管混凝土界面脫粘現象，這勢必影響鋼管混凝土的工作性能與結構安全。以往對鋼管混凝土界面的研究只注重軸壓荷載作用下軸向粘結性能，而良好的徑向作用是鋼管混凝土套箍效應發生的基礎。本項目通過太陽輻射模擬試驗、加速溫度衝擊循環試驗等環境模擬試驗方法，研究太陽輻射、溫度驟變、軸壓荷載、混凝土收縮徐變等多因素作用下鋼管混凝土界面特徵，揭示服役環境下鋼管混凝土界面脫粘機理；研究熱、力作用下保持良好協同工作狀態的核心混凝土限制膨脹率合理域及其計算理論，並以抵禦外界惡劣環境長期交替、反覆作用為目標，通過核心混凝土膨脹性能精細設計，實現鋼管混凝土界面性能最佳化，增強鋼管混凝土的環境魯棒性，為保障鋼管混凝土長期工作性能提供理論與實踐指導。

結題摘要

長期、往復、惡劣的野外環境影響下的鋼管混凝土界面脫粘，危害著鋼管混凝土的長期工作性能和結構安全。本項目結合環境模擬試驗、有限元法、熱彈性力學理論等方法，完成了溫度衝擊、太陽輻射與軸壓荷載耦合作用下鋼管混凝土截面溫度場、界面性能與界面最佳化理論等方面的研究工作，取得了如下研究成果：（1）設計製作了鋼管混凝土熱-力耦合試驗爐，試驗研究分析了溫度衝擊作用下鋼管混凝土截面溫度分布規律及界面性能，試驗研究分析了熱-力耦合作用下鋼管混凝土界面性能劣化過程及其規律；（2）設計製作了太陽輻射環境模擬器，試驗研究分析了太陽輻射作用下鋼管混凝土截面溫度梯度非線性分布特徵，試驗研究分析了太陽輻射-軸壓荷載耦合作用下鋼管混凝土向陽面、背陽面鋼管壁與界面的彈塑性發展歷程；（3）為實現鋼管混凝土界面性能最佳化，提出並推導得到了鋼管混凝土膨脹率“可行域”，推導了鋼管混凝土自由膨脹率與限制膨脹率、鋼管膨脹混凝土自應力與自由膨脹率的解析關係，理論推導得到軸對稱變溫條件下鋼管混凝土脫空間隙計算公式。本項目首次試驗研究了服役環境對鋼管混凝土工作性能的影響及其變化規律，並推導得到為實現界面性能最佳化的鋼管混凝土膨脹性能設計的系列理論指標。項目在鋼管混凝土的環境模擬試驗方法、試驗結果、界面最佳化理論等方面的研究成果，具有較好的套用與參考價值。