矩形不锈钢管混凝土柱双向偏压力学性能试验研究
新型不锈钢管混凝土结构除了兼有普通钢管混凝土良好的力学性能和不锈钢优越的耐久性能外,还具有外表美观、耐腐蚀、服役期长、承载力高、抗震性能好、耐火性能好等独特优点,在一些对耐久性和抗腐蚀性要求较高的结构中具有较好的应用前景[1-3]。
近年来,针对不锈钢管混凝土结构已有了一些研究报道,如:YOUNG等[4]、UY等[5]、DABAON等[6]、LAM等[7]、CHANG等[8]对不锈钢管混凝土轴压构件进行了试验研究。通过试验考察了不锈钢管混凝土轴压试件的变形性能、极限承载力和破坏模态。FENG等[9]还对不锈钢管混凝土X形节点进行了试验研究;HAN等[10]完成了对火灾下不锈钢管混凝土力学性能的试验研究。此外,ELLOBODY等[11-12]和TAO等[13]用有限元对不锈钢管混凝土轴压构件进行了理论分析,并在此基础上提出了轴压构件承载力的计算方法。但目前关于不锈钢管混凝土在双向偏压荷载作用下的力学性能尚未见报道。
事实上,对于矩形截面的构件,当轴向压力在截面的两个主轴方向都有偏心或者构件同时承受轴心压力及两个主轴方向的弯矩时,会出现双向偏压的情况。在实际结构工程中,框架房屋的角柱、地震作用下的边柱和电视塔等空间框架的支柱等均属于双向偏压构件。有鉴于此,本文对双向偏压作用下的矩形不锈钢管混凝土柱进行了试验研究。通过试验考察了其破坏模态和截面应变发展,并分析了不同参数对此类双向偏压柱的荷载-变形曲线、承载力、位移延性等力学性能的影响规律。最后,采用现有的《钢管混凝土结构技术规程》 (DBJ/T 13—51—2010)[15]对试验构件的极限承载力进行计算比较,以期为工程实践提供参考。
1 试验概况
1.1 试件设计与制作
进行了14根矩形不锈钢管混凝土试件在双向偏心受压荷载作用下力学性能的试验研究,包括2根轴心受压试件和12根双向偏心受压试件。试件的主要参数为双向偏心率、长细比和混凝土强度。
试件参数如表1所示。表中,D为不锈钢管的截面长度;B为不锈钢管的截面宽度;t为钢管壁厚;L为试件的长度;ex为x轴方向的偏心距;ey为y轴方向的偏向距;ex/ rx为x轴(强轴)相对偏心率(rx=D/2);ey/ry为y轴(弱轴)相对偏心率(ry=B/2);fcu为混凝土立方体抗压强度;Nue为极限承载力;Di为延性系数;NDBJ为采用规程计算得到的承载力。试件的截面和偏心荷载加载点如图1所示。
加工试件时,先将两个由不锈钢板冷弯而成的C形槽钢对接拼焊,形成不锈钢管;再在不锈钢空钢管的一端焊上25 mm厚的钢盖板。之后,竖直浇筑混凝土,待管内混凝土达到一定强度后,磨去试件顶部浮浆并采用高强环氧砂浆补平。最后,焊上另外一端的钢盖板。
表1 矩形不锈钢管混凝土柱双向偏心受压试验试件参数Tab.1 Specimen parameters of CFRSST columns under bi-axial eccentric compression
序号试件编号D/mmB/mmt/mmL/mmex/rxey/ryfcu/MPaNue/kNDiNDBJ/kNNDBJ/Nue1r⁃0⁃0⁃a16012039600069.315423.6614460.942r⁃0⁃0⁃b16012039600069.314981.7814460.973r⁃0.50⁃0.50⁃a16012039600.500.5069.37344.896190.844r⁃0.50⁃0.50⁃b16012039600.500.5069.37163.686190.865r⁃0.75⁃0.75⁃a16012039600.750.7569.34856.105101.056r⁃0.75⁃0.75⁃b16012039600.750.7569.34975.895101.037rc1⁃0.5⁃0.5⁃a16012039600.500.5038.65335.665020.948rc1⁃0.5⁃0.5⁃b16012039600.500.5038.65246.605020.969rc2⁃0.5⁃0.5⁃a16012039600.500.5078.88243.356540.7910rc2⁃0.5⁃0.5⁃b16012039600.500.5078.88142.836540.8011rl1⁃0.5⁃0.5⁃a16012034800.500.5069.37958.697420.9312rl1⁃0.5⁃0.5⁃b16012034800.500.5069.37787.097420.9513rl2⁃0.5⁃0.5⁃a160120319200.500.5069.35623.585200.9314rl2⁃0.5⁃0.5⁃b160120319200.500.5069.35643.345200.92注:r代表矩形构件,且混凝土强度为69.25MPa,长度为960mm;c1代表混凝土强度为38.6MPa的构件;c2代表混凝土强度为78.78MPa的构件;l1代表长度为480mm的构件;l2代表长度为1920mm的构件;第1个数字代表x轴方向的偏心率;第2个数字代表y轴方向的偏心率;a、b为同一参数两个构件。
1.2 材料性能
由冷弯而成的不锈钢管包括了平板区域和弯角区域,因此沿着钢管长度方向,分别对平板区域和弯角区域截取标准拉伸试样进行钢材材性试验(弯角区域标准拉伸试件取法详见文献[5])。实测的不锈钢材性指标如表2所示。其中σ0.2表示残余应变为0.2%所对应的应力,作为不锈钢的名义屈服强度;σ u表示抗拉强度;σ0.01表示残余应变为0.01%时所对应的应力;E表示弹性模量;n表示应变硬化指数,n=ln20/ln(σ0.2/σ0.01);ν表示泊松比;δ表示伸长率。
试验需配制3种混凝土强度,混凝土均采用自密实混凝土。3种混凝土的重量配合比如表3所示。3种混30.2 ℃、30.3 ℃;②塌落度:260 mm、240 mm、238 mm;③平均扩展度:600 mm、600 mm、590 mm。试验时实测混凝土立方体抗压强度fcu和弹性模量Ec列于表3中。
图1 试件截面Fig.1 Section of specimen
表2 不锈钢管材性Tab.2 Properties of stainless steel tube
材性区域σ0.2/MPaσu/MPaσ0.01/MPaE/GPanνδ/%平板385857268.5194.88.330.2940.5弯角493807268.5206.84.890.2720.7
表3 混凝土配合比及材料性能Tab.3 Mix proportion and properties of concrete
编号水泥/kg水/kg砂/kg石子/kg粉煤灰/kg减水剂/gfcu/MPaEc/MPaⅠ10.49.840.251.112.5280.838.626285Ⅱ13.59.738.849.412.5280.869.334172Ⅲ21.08.040.041.66.5440.078.839215注:I采用32.5普通硅酸盐水泥,II和III均采用42.5普通硅酸盐水泥。
1.3 加载方案及测点布置
试验在福建农林大学结构实验室的500 t压力机上进行。试件两端采用双向刀铰加载来模拟两端铰接的边界条件。试件加载及量测装置如图2a)所示。加载位置(双向刀铰中心)一直保持在压力机正中心,通过螺栓来调整试件的位置,来满足不同偏心距的要求。刀铰通过螺栓固定在压力机的上、下承压板上。如图2b)所示。
在这样的表述中,可以看出老子明确了统治者个人既得权力的维护与国家政治的维存的统一性,这种统一性使统治者的危机意识始终着眼于“得失”的辩证与“得”的欲求,一切问题也都是得失问题的衍生。 在统治者的常规思维看来得则生,得则胜,得则利。 反之则为死,为败,为害。 后者是统治者没有合理地运用自身所具有的危机意识而盲目作为,将自身始终处于利害、生死以及胜败的平衡的一端,自然不可避免地面临着失衡的威胁。 例如:
试件采用分级加载制度。根据外钢管的屈服极限强度来区分。在弹性范围内共有6级加载,每级荷载为预计荷载极限荷载的1/10;当外钢管进入弹塑性阶段,设置4级加载,每级荷载为预计极限强度的1/15;每级荷载保持2 min,荷载速度为1 kN·s-1。在接近破坏阶段,转为位移加载,位移速率为0.5 mm·min-1。在试验过程中,连续记录各级荷载对应的变形批次,直至荷载下降至峰值的50%或出现严重破坏时,停止试验。
为了准确测量试件的变形情况,在试件中截面处的外钢管上布置了16个纵向应变片,分别在各个面的角部、中点处、1/4和3/4边长处;同时在中点处设置共4个横向应变片。跨中截面的应变片布置如图1所示。在试件弯曲的两个平面的中线位置沿柱高四分点设置共6个LVDT位移计,以测量试件侧向变形程度;同时在柱端对称设置2个LVDT位移计以测量试件的纵向总变形。试验过程通过IMC数据采集系统采集所有变形试验数据。
图2 试验装置Fig.2 Test set-up
2 试验结果与分析
2.1 试验现象
图3所示为典型试件在受荷破坏后的破坏形态。可以看出,矩形不锈钢管混凝土双向偏压试件具有良好的延性,破坏后的试件出现了对称的整体挠曲变形,且绕截面的强轴和弱轴方向都出现了明显的弯曲变形。
图3 典型试件破坏形态Fig.3 Failure modes of typical specimens
在双向偏心荷载作用下,试件破坏部位集中在试件跨中区域L/4高度范围内。在达到极限承载力后,试件受压侧(靠近加载点)两个相邻面的不锈钢管出现明显的局部鼓曲,且受压侧两相邻面相交的角部,鼓曲程度最严重;随着距离受压区角部的增大,鼓曲现象趋于平缓。试件受拉侧(远离加载点)两个相邻面的不锈钢管表面则无明显现象产生,其相交的角部出现屈曲现象。
将破坏后的不锈钢管混凝土柱剖开,可以看到:在受压侧不锈钢管出现鼓曲位置的混凝土被压碎;而受拉侧混凝土被拉裂,出现许多横向裂缝。
在水利工程建设前,一定要进行严谨的造价预算,在保障工程建设质量与安全的前提下进行预算评估,尽可能地减少与实际建设费用的差值。因为如果不能保证工程建设的质量与安全,那么在水利工程建设工程中将会埋下许多的安全隐患,从而导致更大的损失。而预估造价比实际费用值少时,需要再次申请拨款,将会导致工程无法按计划进行,工程延期。所以,在工程进行造价评估时,一定要以严谨的态度,按照相关规定,对工程的实际情况进行评估,此过程,还应该有相应的监督管理人员进行监督,保证整个评估工程的严谨与准确,使水利工程建设能够在保障质量和安全的前提下如期进行。
2.2 荷载与挠度曲线
图4给出了所有偏压试件的荷载N与跨中挠度um的关系曲线。其中,下横坐标umx为截面x轴方向的跨中挠度,上横坐标umy为截面y轴方向的跨中挠度。
可见,荷载-跨中挠度全曲线可以分为3个阶段:弹性阶段、弹塑性阶段、下降段。在弹性阶段,荷载和跨中挠度呈线性关系,即随着荷载的增大,跨中挠度同比例增大;随着荷载的不断增大,进入弹塑性阶段,荷载-跨中挠度曲线呈非线性关系。当荷载到达峰值承载力之后,曲线进入下降段,随着跨中挠度的不断增大,荷载的下降速率不断减小。
目前,教育行业对商务英语来说,在其学科的具体划分上并没有形成明确的标准,但是,广大教师及教学研究者都慢慢形成了一定的共识,那就是商务英语的专业学科术语是一种交叉性很强的专业设计,其学习过程中会涉及很多专业知识,可以认为商务英语专业是把管理学、英语、市场营销、法律类等专业进行有效融合而形成了综合类专业学科。其学习培养的目的就是将所学的知识有效地应用到国际类的商务活动与管理中去,并解决实际问题。商务英语专业所注重培养的学生能力素质与英语专业从事的普通性质的反应有着明显的不同之处。商务英语虽然不等同于普通英语专业,但是其属于语言科学的范围,属于语言学的一个分支,ESP的一种类型表现。
图4 试件荷载N-跨中挠度um关系曲线Fig.4 N-um relation curves of specimens
目前国内尚未见双向偏压荷载作用下矩形不锈钢管混凝土的承载力计算方法。因此,本文采用《钢管混凝土结构技术规程》(DBJ/T 13—51—2010)[15](简称规程)中普通钢管混凝土的承载力计算方法对试验结果进行计算。
从图4b)可以看出,随着混凝土强度的降低,试件的刚度减小,极限荷载也随之降低,达到极限荷载时其跨中挠度相应增加,荷载-跨中挠度曲线在达到极限荷载后呈现比较平稳的下降趋势。
从图4c)可以看出,当长细比增大时,试件的跨中挠度发展明显加快,试件的刚度减小,极限荷载也随之降低,到达极限荷载时的跨中挠度更大。
2.3 侧向挠度曲线
图5给出了典型试件在不同荷载作用阶段其挠度曲线的发展情况。图中,下横坐标ux为加载过程中试件不同位置处沿截面x轴方向的挠度;上横坐标uy为加载过程中试件不同位置处沿截面y轴方向的挠度;纵坐标为试件上各点距柱底的高度;n为荷载N与试件极限荷载Nue的比值,正值代表处于荷载上升阶段,负值代表处于荷载下降阶段。图中同时用虚线绘出了正弦半波曲线,与试验曲线进行比较。
图5 各级荷载作用下挠度曲线的发展情况(r-0.50-0.50-b)Fig.5 Deflection of specimens under different loading levels (r-0.50-0.50-b)
目前有一些特别针对孕妇研制的保健品,可以促进真皮的纤维生长,增加皮肤弹性,预防黑黑肚中线的产生。但是不建议随便用药,可请医生帮忙,在医生的指导下服用。否则误食激素类药物,还会造成类似的萎缩纹。
3.1.1人工捕虫桑尺蠖、桑螟等尚未越冬的害虫一般以幼虫或结茧状态集中在桑叶、桑枝等处,可采取人工摘除、集中销毁处理。特别注意桑尺蠖幼虫常以绿色拟枝形态附在桑枝上,要仔细观察。
2.4 极限承载力
各试件的极限承载力列于表1。图6给出了不同参数对试件承载力的影响。图6a)为双向偏心率对试件承载力的影响。可以看出,偏心率对试件承载力有非常显著的影响,其中轴压试件承载力最大,且随着双向偏心率的增大,极限承载力不断减小。图6b)为混凝土强度对承载力的影响。可见,随着混凝土强度的增大,试件在双向偏压荷载作用下,其承载力也不断增大。图6c)为试件长度对承载力的影响。可以看出,随着试件长度的增加,试件承载力不断减小。
2.5 位移延性
采用TAO等[14]建议的延性系数Di来反映不锈钢管混凝土双向偏压试件的整体延性,其表达式为:
(1)
式中:um,85%为荷载下降到峰值荷载的85%时对应的跨中合挠度值,即双向偏压试件x方向和y方向挠度的失量合(合挠度为荷载上升到峰值荷载的75%时对应的跨中合挠度值。由Di定义可知,um,85%同umi的比值越大,即Di越大,荷载下降越缓慢,延性越好。采用上式求得的Di值列于表1。
可见,在受双向荷载作用的整个过程中,试件在x轴方向和y轴方向上挠度曲线的发展呈上下对称,且与正弦半波曲线吻合。随着变形的增大,挠度曲线逐渐增大。由于矩形截面强弱轴的关系,x轴方向挠度曲线的发展要快于y轴方向的发展。
图6 不同参数对试件承载力的影响Fig.6 Effect of different parameters on bearing capacity
图7给出了各参数对延性系数Di的影响。图7a)为双向偏心率对试件延性系数的影响。可以看出,轴压试件延性系数最小,随着双向偏心率的增大,延性系数不断增大。
图7b)为混凝土强度对延性系数的影响。可以看出,随着混凝土强度的增大,试件在双向偏压荷载作用下,其延性系数不断减小。
图7c)为试件长度对延性系数的影响。可以看出,随着试件长度的增加,试件延性系数出现减小的趋势。
2.6 纵向应变同截面长度的关系曲线
1.2方法 对两组患者在手术之前均进行常规的地西泮10 mg和阿托品0.5 mg注射。诱导前的20 min进行静脉通道的开放,并行0.3 mg的东莨菪碱静注,麻醉的诱导期进行丙泊酚、瑞芬太尼和维库溴铵的依次使用。对照组予以全麻,应用异氟醚0.1%,并进行维库溴铵和芬太尼追加,微泵进行丙泊酚的持续性全身麻醉[1]。对观察组需进行硬膜外腔的穿刺,并予以利多卡因进行硬膜外麻醉。待麻醉结束之后,需要对两组患者的情况进行密切的观察[2]。
图7 不同参数对试件延性的影响Fig.7 Effect of different parameters on ductility
图8 典型试件跨中截面纵向应变分布图(r-0.50-0.50-b)Fig.8 Longitudinal strain distribution of typical specimens at the mid-span cross section(r-0.50-0.50-b)
在受力过程中,加载点一侧始终处于受压状态,同时压应变随荷载的增大而增大;而离加载点较远的一侧,加载刚开始就处于受拉状态,且拉应变随着荷载的增大而增大。
3 规范对比
从图4a)可以看出,随着偏心率的增大,试件的刚度减小,极限荷载也随之降低,达到极限荷载时其跨中挠度相应增加。试件荷载-跨中挠度曲线在达到极限荷载时呈现更平稳的下降趋势(由于试件r-0-0-a和r-0-0-b一直处于轴心受压状态,过了极限荷载才出现侧向弯曲的情况,所以荷载与跨中挠度关系曲线不明显)。
由于矩形构件截面高度和宽度不相等,存在强弱轴,在双向偏心荷载作用下,其两个方向跨中挠度的发展也较为复杂:在试验过程中,弱轴y轴对应的沿x轴方向的跨中挠度umx发展更快,到达极限荷载时,umx 大于y轴方向的跨中挠度umy。
当时
3批原料采用不同氢气露点工艺,所得二氧化钼样品粒度分布(分散剂为水)如图2所示,扫描电镜照片如图3所示。
规程提供的方、矩形钢管混凝土双向压弯构件的双向偏心受压公式为:
图8给出了典型试件在双向偏压荷载作用下,跨中截面的纵向应变同各边长度的关系曲线。可以看出,在加载初期到试件达到极限荷载过程中,跨中截面的应变沿长度变化基本呈线性变化,表明试件在双向偏压荷载下的截面变形符合平截面假设。
(2a)
当时
(2b)
公式参数详见文献[15]。
随着BIM技术的发展普及,一大批项目在设计和建造过程中采用了BIM技术。BIM在设计和施工阶段的应用日趋成熟,但在运维方面的应用较少,总体处于探索阶段[1,2]。相对于设计和施工阶段的周期,项目运维阶段往往需要几十年甚至上百年,且运维阶段需要处理的数据量巨大且凌乱,从规划勘察阶段的地质勘察报告、设计各专业的出图、施工各工种的组织计划以及运维各部门的保修等,如果没有运维管理平台协调处理这些数据,会导致某些关键数据的丢失,不能及时、方便、有效地检索到需要的信息,更难以基于这些信息进行数据挖掘和分析决策。因此,作为建筑全生命期中最长的过程,BIM理应在运维阶段发挥更加重要的作用。
由于短时间内长距离链路的状态比较平稳,RSSI变化不大,为了测试对链路状态的自适应性,在实验发送过程中人为改变了发送功率,使得接收端RSSI发生一次剧烈变化.如图10所示,在这15s内,RainbowRate有效吞吐率的范围是[55.91,88.95],平均有吞吐率为72.50Mbps.而AdaCode的有效吞吐率范围是[79.93,152.64],平均有效吞吐率为127.75Mbps,是RainbowRate的平均吞吐率的1.76倍.
采用规程计算得到的承载力NDBJ列于表1。图9给出了规程计算值NDBJ同试验值Nue的比较情况。可以看出,采用规程计算的结果同试验值相比吻合良好, NDBJ/Nue平均值为0.92,均方差为0.07。
图9 试件承载力试验值和规程计算值的对比Fig.9 Comparison of bearing capacity between DBJ prediction and test result
4 结论
(1) 矩形不锈钢管混凝土双向偏压试件呈延性破坏,绕截面的强轴和弱轴方向都出现了对称的弯曲变形,挠度曲线呈正弦半波曲线。
本研究在充分收集紫玉兰地理分布信息及相应气候变量数据的基础上,通过DIVA-GIS软件模拟其地理分布区,并分析其分布格局与气候因子之间的关系,探究全球气候变化对其潜在适生区的影响,以期为紫玉兰的保护及利用提供数据支持。
(2) 在双向偏心受压荷载作用下,矩形不锈钢管混凝土柱的承载力随着双向偏心率的增大而减小,随着混凝土强度的加大而提高,随着试件长度的增加而减小。
(3) 在双向偏心受压荷载作用下,矩形不锈钢管混凝土柱的延性随着偏心率的增大而加大,随着混凝土强度的提高而减小,随着试件长度的增大出现减小的趋势。
(4) 矩形不锈钢管混凝土双向偏压试件达到极限承载力时,跨中截面的应变沿各边长度的变化呈线性变化,符合平截面假定。
如在教学“小数的加法和减法”时,教师就可以和学生玩一个游戏,让学生扮演0-9几个数字,有几位学生扮演“小数点”,然后教师说两个小数,让学生思考之后组合变换,最终得出正确的答案。如教师说1.23+0.26=?,听到教师的指令之后,学生们先是组合成两个数,1.23和0.26,然后这些学生通过彼此相加,得出1.49,扮演2,3,6的三位学生下去,扮演4和9的两位学生替补上来,成为一个新的数字,通过这样的教学,既能提升课堂学习氛围,同时学生们对小数的认识也会比较到位,达到真正寓教于乐的目的。
(5) 采用《钢管混凝土结构技术规程》(DBJ/T 13—51—2010) 对矩形不锈钢管混凝土双向偏压构件的承载力进行计算,结果同试验值吻合良好。
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