羅松濤　丁前紳

(1.云南省設(shè)計(jì)院集團(tuán)，云南 昆明　650228；　2.遼寧工程技術(shù)大學(xué)，遼寧 阜新　123000)

基礎(chǔ)建設(shè)設(shè)施如鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)等在荷載與環(huán)境因素的長(zhǎng)期耦合作用下極易發(fā)生由于疲勞損傷誘發(fā)的結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，剛—混組合結(jié)構(gòu)一定程度上可以降低結(jié)構(gòu)疲勞損傷帶來的安全隱患。鋼管混凝土是典型的剛—混組合構(gòu)件，鋼管提高了混凝土的抗壓強(qiáng)度，而鋼管內(nèi)填充的混凝土則提高了鋼管的剛度。鋼管混凝土具有承載能力高、施工簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，然而核心混凝土脆性較大，由于干燥收縮產(chǎn)生的開裂會(huì)影響鋼管混凝土的質(zhì)量，因此在鋼管混凝土的基礎(chǔ)之上研制了鋼管纖維混凝土，即將纖維增強(qiáng)混凝土作為核心混凝土，改善了延性、抗壓強(qiáng)度、抗裂性，顯著提高了構(gòu)件的性能。學(xué)者們?cè)阡摴芑炷恋钠谔匦院弯摴芾w維混凝土的力學(xué)性質(zhì)方面開展了大量研究，Tao等[1]研究發(fā)現(xiàn)在核心混凝土中摻加鋼纖維可提髙試件的延性，能夠顯著提高薄壁方鋼管混凝土短柱的結(jié)構(gòu)性能。杜闖等[2]利用有限元模擬了往復(fù)荷載作用下鋼管混凝土柱的疲勞特性，結(jié)果表明鋼管混凝土抗震性能比鋼筋混凝土更佳。Serkan等[3]進(jìn)行了鋼管纖維混凝土的軸壓和偏壓試驗(yàn)，研究表明：在核心混凝土中摻加鋼纖維顯著提高了鋼管混凝土的力學(xué)性能。陳娟等[4]研究了鋼纖維對(duì)鋼管混凝土短柱力學(xué)性能影響，得到摻加鋼纖維能夠有效提高混凝土短柱的抗壓強(qiáng)度和極限承載能力。本文主要針對(duì)鋼管纖維混凝土柱的抗震性能進(jìn)行試驗(yàn)研究，繪制了在反復(fù)荷載作用下的試件的滯回曲線，探討了不同鋼材強(qiáng)度和不同鋼纖維強(qiáng)度在相同條件下對(duì)試件抗震性能的影響。

1　試驗(yàn)概況

1.1　試樣制備

本文選擇三個(gè)組進(jìn)行試驗(yàn)，三組的核心混凝土均選強(qiáng)度等級(jí)為C35的混凝土，A1組選用鋼材型號(hào)為Q215型鋼管，纖維編號(hào)為Ⅰ-300型，B1組選用的鋼材的型號(hào)為Q235型鋼管，纖維型號(hào)為Ⅰ-300型，A3組選用的鋼材型號(hào)為Q215型鋼管，纖維型號(hào)為Ⅱ-200型，兩種鋼管為原型無縫鋼管，截面尺寸為φ150×4 000 mm，壁厚2.0 mm，并按照試驗(yàn)的設(shè)計(jì)要求切割成相同尺寸。選用長(zhǎng)徑比50的普碳鋼纖維，型號(hào)為Ⅰ-300型和Ⅱ-200型，其中Ⅰ-300型號(hào)的鋼纖維的彈性模量均為2.45×105GPa,抗拉強(qiáng)度2 400 MPa，Ⅱ-200型號(hào)的鋼纖維彈性模量為2.40×105GPa，抗拉強(qiáng)度為2 115 MPa。在試件的制作過程中，每次灌注后都要進(jìn)行振搗，防止缺陷產(chǎn)生。

1.2　試驗(yàn)方法

采用由龍門架、L形大梁和液壓伺服作動(dòng)器等組成的多功能加載系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)，加載裝置采用電控千斤頂進(jìn)行。在加載軸壓的條件下對(duì)試件進(jìn)行試驗(yàn)，加載級(jí)數(shù)為5，分別為位移達(dá)到5 mm,10 mm,20 mm,30 mm,40 mm時(shí)，重復(fù)加載的次數(shù)為3次。同時(shí)在圓形鋼管表面共粘貼了8片電阻應(yīng)變片，其中縱向和橫向各4片。通過數(shù)字應(yīng)變采集箱來讀取應(yīng)變片的讀數(shù)，記錄圓形鋼管在試驗(yàn)過程中的變形狀態(tài)。

2　試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1　滯回曲線

滯回曲線定義為在力往復(fù)作用下所得結(jié)構(gòu)的荷載—變形曲線，可以直觀反映在加載—卸載循環(huán)作用下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的變形和剛度的退化，又稱恢復(fù)力曲線。滯回曲線越飽滿其抵抗地震的能力越強(qiáng)。圖1為試件的滯回曲線圖。根據(jù)圖1對(duì)試驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析，結(jié)果表明：在試驗(yàn)的5個(gè)加載級(jí)中，試件滯回曲線的反映均相對(duì)比較飽滿，說明鋼管纖維混凝土柱有較高的抵抗水平往復(fù)荷載的能力。比較各級(jí)加載曲線，發(fā)現(xiàn)每級(jí)曲線的斜率幾乎恒定在同一水平線上，說明在本次試驗(yàn)的加載過程中，剛度沒有明顯的退化現(xiàn)象，試件的承載力達(dá)到極限時(shí)并未出現(xiàn)脆性破壞，鋼管纖維混凝土在發(fā)生破壞時(shí)仍然能承擔(dān)一部分荷載的作用。

2.2　耗能分析

耗能分析是為了分析試件抗震能力，耗能能力以耗能系數(shù)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，耗能系數(shù)是利用滯回曲線中的面積比來確定，通過對(duì)本試驗(yàn)中試樣的滯回曲線計(jì)算得到的每一個(gè)試樣的耗能系數(shù)如表1所示。

表1　構(gòu)件耗能系數(shù)計(jì)算結(jié)果表

根據(jù)圖1，表1可知，隨著加載位移的變大，試件的耗能系數(shù)越大，即試件能量消耗越大、抗震能力越好；對(duì)三個(gè)試件進(jìn)行對(duì)比分析，試件的耗能系數(shù)大小依次為：B1,A1,A3，說明提高鋼材和鋼纖維的強(qiáng)度能夠有效的提高試件的耗能能力。

3　結(jié)語

分析試驗(yàn)結(jié)果，我們得到以下結(jié)論：

1)提高鋼管的屈服強(qiáng)度和鋼纖維的抗拉強(qiáng)度能夠有效地增加鋼管纖維混凝土的抵抗變形的能力，提高試件的耗能能力，延緩試件的剛度退化。

2)鋼管纖維混凝土試件最大耗能系數(shù)為2.3，抗震性能良好，鋼管纖維混凝土柱是一種可用于強(qiáng)震、強(qiáng)風(fēng)地區(qū)的理想結(jié)構(gòu)。

如前所述，基于“現(xiàn)實(shí)的人”的考量，馬克思深刻論述了人的解放的三種樣態(tài)，完整地勾勒了人的解放理論的本真內(nèi)涵。馬克思關(guān)于人的解放的理論，不僅為人的解放指明了方向，而且蘊(yùn)含著關(guān)于美好生活的豐富思想。