矩形鋼管混凝土構(gòu)件的界面?zhèn)髁μ匦匝芯?/h1>
2020-02-28 06:51:09林江源
綠色環(huán)保建材 2020年2期
林江源
長(zhǎng)安大學(xué)
1 引言
鋼管混凝土實(shí)際上是在空鋼管中灌入混凝土，是兩種材料共同承載的結(jié)構(gòu)。外側(cè)的鋼管能夠?qū)?nèi)部混凝土施加約束力，使核心混凝土處于三向受壓狀態(tài)，延緩內(nèi)部混凝土裂縫；同時(shí)，內(nèi)部混凝土能夠?yàn)橥獠夸摴芴峁┲巫饔茫鰪?qiáng)其穩(wěn)定性，使其很難發(fā)生局部屈曲。這種鋼管混凝土結(jié)構(gòu)能夠充分發(fā)揮材料性能優(yōu)勢(shì)，目前已廣泛用于橋梁施工和建筑工程中。在實(shí)際使用過程中，矩形鋼管混凝土加工比較簡(jiǎn)便，而且易于存放，因此具有廣泛的市場(chǎng)前景。目前國內(nèi)外研究學(xué)者高度重視矩形鋼管混凝土構(gòu)件的界面?zhèn)髁μ匦匝芯俊?/p>
2 聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)
聲發(fā)射也被稱為是應(yīng)力波發(fā)射。在材料受力條件下，其內(nèi)部出現(xiàn)裂縫或局部變形，材料內(nèi)部?jī)?chǔ)存的應(yīng)變能通過彈性波的方式釋放即聲發(fā)射，發(fā)射彈性波的位置被稱為是聲發(fā)射源。根據(jù)該檢測(cè)技術(shù)原理，應(yīng)力波能夠從聲發(fā)射源傳到相應(yīng)的材料表面，材料表面布置的聲發(fā)射源傳感器可以進(jìn)行信息采集，然后，將振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào)傳遞給放大器，將該信號(hào)放大，利用數(shù)據(jù)采集卡和相關(guān)軟件完成數(shù)據(jù)信號(hào)收集，將所設(shè)計(jì)的信號(hào)進(jìn)行深入分析，了解材料本身內(nèi)部的應(yīng)力情況和損傷情況。
技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)分析。優(yōu)點(diǎn)：首先這種被動(dòng)檢測(cè)技術(shù)，聲發(fā)射源是物體內(nèi)部出現(xiàn)的裂紋或變形，無需信號(hào)發(fā)射源，該技術(shù)對(duì)于物體損傷具有較強(qiáng)的敏感性，可以探測(cè)到外部施力條件下材料內(nèi)部的損傷情況。其次該技術(shù)是一種動(dòng)態(tài)連續(xù)過程，可以實(shí)實(shí)時(shí)反應(yīng)并記錄損傷，隨時(shí)間、形變產(chǎn)生的信息可實(shí)現(xiàn)損傷預(yù)報(bào)和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。缺點(diǎn)：該技術(shù)對(duì)于外部檢測(cè)環(huán)境要求較高，很容易受到噪聲的干擾，因此需要有大量數(shù)據(jù)和檢驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，確保數(shù)據(jù)分析處理。該技術(shù)能夠確定發(fā)射源的位置能量，無法確定發(fā)射源的性質(zhì)，需要分析聲發(fā)射設(shè)參數(shù)，進(jìn)一步確定其損傷類別。
3 推出實(shí)驗(yàn)
鋼管混凝土構(gòu)件界面粘結(jié)力是由三個(gè)部分共同構(gòu)成的，包括水泥與內(nèi)表面的化學(xué)膠結(jié)力，混凝土與鋼管內(nèi)表面機(jī)械咬合力，混凝土與鋼管內(nèi)表面的摩擦力，這三個(gè)部分在加載時(shí)就會(huì)產(chǎn)生能量發(fā)射，產(chǎn)生聲發(fā)射信號(hào)，通過所采集到的信號(hào)可將其還原推出實(shí)驗(yàn)過程中界面的破壞形式和受力狀態(tài)。
根據(jù)國內(nèi)外研究，針對(duì)鋼管混凝土界面粘結(jié)強(qiáng)度試驗(yàn)采用的方法為推出實(shí)驗(yàn)。該方法是在澆筑過程中能夠使其自由端和新混凝土預(yù)留推出程度，在加載端核心混凝土處是其能夠留出一定空間放置鋼筋塊，壓力機(jī)可以通過鋼鐵塊進(jìn)而加載在核心混凝土，使混凝土與鋼管出現(xiàn)滑移，推出鋼管。在本次的實(shí)驗(yàn)過程中共涉及了三種截面矩形混凝土短柱，分別是沒有設(shè)置加勁肋鋼管混凝土的試件，其次是設(shè)置了加勁肋鋼管混凝土的試件，最后是設(shè)置了開孔加勁肋鋼管的混凝土試件。試件是矩形鋼管混凝土短柱，設(shè)置PBL 型短柱主要是能夠防止在加載過程中自由端鋼管出現(xiàn)屈服，因此需要在自由端鋼管外部增加一層增強(qiáng)鋼管。
在具體實(shí)驗(yàn)過程中，k 型、L 型鋼管混凝土短柱在初期加載過程中能夠短時(shí)間內(nèi)快速提高荷載量，并且存在混凝土壓碎的聲音，這是混凝土與墊塊接觸面壓實(shí)造成的，持續(xù)進(jìn)行試件后臺(tái)加載，此時(shí)我們會(huì)發(fā)現(xiàn)k型鋼管混凝土發(fā)出清脆響聲，并且荷載產(chǎn)生波動(dòng)，而L 型試件沒有聲響，但會(huì)持續(xù)出現(xiàn)混凝土碎裂傷，為混凝土和鋼管內(nèi)表面界面粘結(jié)力喪失形成的，部分區(qū)域范圍內(nèi)的粘結(jié)性消失，此時(shí)相比其他區(qū)域來說該試件還有粘結(jié)率負(fù)載波動(dòng)可以緩慢提高，隨著滑移程度增加，負(fù)載緩慢增大，最終處于平衡界面粘結(jié)力，即達(dá)到最大值，此時(shí)會(huì)喪失機(jī)械咬合力和化學(xué)粘結(jié)力，試件發(fā)射出沙啞聲音，主要是由于混凝土和鋼管內(nèi)表面界面充滿混凝土晶體摩擦導(dǎo)致的，這種凝結(jié)力是由摩擦阻力、機(jī)械咬合力共同構(gòu)成的，繼續(xù)進(jìn)行加載此時(shí)混凝土膨脹，對(duì)于外部鋼管壓力增加，由于摩擦系數(shù)和界面摩擦阻力，機(jī)械壓力成正比關(guān)系，因此會(huì)進(jìn)一步增加摩擦阻力，同時(shí)增加粘接力，在荷載-滑移曲線上主要表現(xiàn)為曲線較短，下降段后荷載緩慢提高，觀察被破壞后的樣品，我們發(fā)現(xiàn)K樣品加載端可以觀察到明顯的界面分離，而混凝土結(jié)構(gòu)基本完整。而L 型樣品界面分離但混凝土存在破碎樣品，鋼管變形不明顯。對(duì)于PBL 型的鋼管混凝土板柱在初次加載過程中荷載顯著上升并且伴隨少量聲響，在達(dá)到峰值時(shí)樣品自由端加強(qiáng)，鋼管位置未加強(qiáng)區(qū)域出現(xiàn)一定程度的變形，同時(shí)還伴隨著密集的破碎，此時(shí)鋼管出現(xiàn)彎曲，而加勁肋內(nèi)開孔混凝土未被剪斷，通過荷載-滑移曲線可以發(fā)現(xiàn)進(jìn)入下降段之后，該區(qū)域鼓曲明顯，經(jīng)觀察，破壞后樣品混凝土界面和加載端處鋼管無明顯分離。樣品自由端加強(qiáng)，鋼管上部未加強(qiáng)區(qū)域明顯出現(xiàn)外鼓，且存在鋼管屈服，粘土鋼管滑移不明顯。樣品界面剪切破壞不徹底，最終會(huì)使鋼管屈服失去承載力，主要是由于在布置加勁肋開孔時(shí)比較密集，導(dǎo)致在鋼管修復(fù)過程中混凝土柱沒有被剪壞。
4 應(yīng)變結(jié)果分析
在使用過程中獲取極限或者之前分析各試件的應(yīng)變分布規(guī)律，我們發(fā)現(xiàn)所有試件在初期加載過程中其形成的應(yīng)變較小，呈現(xiàn)線性分布，結(jié)合平衡原則及鋼管混凝土界面加載端凝結(jié)力為0，按照變形協(xié)調(diào)條件，加載端位置鋼管應(yīng)變值最大。但實(shí)驗(yàn)結(jié)果不一致，主要是由于存在邊際效應(yīng)。部分施加在加載區(qū)域中存在增長(zhǎng)問題，在鋼管混凝土加載端存在應(yīng)變崎嶇和應(yīng)力奇異區(qū)及加載端的奇異區(qū)現(xiàn)象，由于存在這種現(xiàn)象導(dǎo)致在加載端試件應(yīng)變分布異常，相對(duì)其他區(qū)域來說存在一定的規(guī)律性，所以后臺(tái)增加自由端，加載端應(yīng)變能夠快速增加，K 型和L 型試件處于極限荷載條件下時(shí)，應(yīng)變會(huì)沿著界面高度出現(xiàn)指數(shù)分布，而PBL樣品50%極限荷載是與K，L 型樣品類似的，其應(yīng)變高于上述兩種試件，而80%的極限荷載條件下PBL 樣品自由端處產(chǎn)生較大變小應(yīng)變的無快速增加，該區(qū)域范圍內(nèi)鋼管完全屈服并且發(fā)生破壞。
5 損傷分布情況
聲發(fā)射的技術(shù)是一種鋼管混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部狀態(tài)變化的檢測(cè)手段，其所采集的聲發(fā)射信息將能夠反映樣品內(nèi)部的缺陷形成。根據(jù)k型鋼管混凝土推出整個(gè)過程中聲發(fā)射參數(shù)和荷載的變化圖，可以發(fā)現(xiàn)在加載初期存在大量撞擊數(shù)之后會(huì)消失，主要是由于加載端混凝土受到擠壓形成的；當(dāng)極限荷載70%撞擊數(shù)較大，但能量不多；在達(dá)到80%的極限荷載的條件下撞擊數(shù)量會(huì)顯著降低并穩(wěn)定上升，撞擊數(shù)曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)處的能量會(huì)被釋放，能量累積曲線是垂直上升的，在這一過程中會(huì)持續(xù)85%時(shí)荷載結(jié)束。通過觀察撞擊荷載的關(guān)系度，我們發(fā)現(xiàn)在二毫米的滑移位置處，相對(duì)應(yīng)的后臺(tái)連接曲線存在拐點(diǎn)位置斜率減小，此時(shí)，荷載與極限荷載是十分接近的。我們可以利用聲發(fā)射參數(shù)定位分布規(guī)律，通過不同后臺(tái)過程中聲發(fā)射參數(shù)，在界面長(zhǎng)度的分布規(guī)律進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)PBL型的樣品是外部鋼管區(qū)不破壞，并不是簡(jiǎn)單的界面滑移產(chǎn)生破壞。因此需要分析在不同荷載過程中k型，L型試件聲發(fā)射與界面長(zhǎng)度的分布情況，我們可以選取自由端界面零毫米加載，單界面400mm，將界面分為4等分每100mm作為一個(gè)區(qū)域，進(jìn)一步存在加載端區(qū)域?yàn)锳，試件中部區(qū)域?yàn)锽，中部2區(qū)為C，自由端區(qū)域?yàn)镈，按照荷載階段分為20%，50%，80%的極限荷載先后在滑移后階段，不同階段中聲發(fā)射源占同荷載過程中的聲發(fā)射源的比例。
通過實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)，L和K型試件在初期加載過程中聲發(fā)射位于加載端位置，占荷載階段的60%，隨荷載比例增加而降低，達(dá)到極限后載條件下此時(shí)加載端區(qū)域聲發(fā)射源占總荷載的40%，極限荷載會(huì)顯著降低到20%，樣品中部區(qū)域升發(fā)射源占總發(fā)射源比例，隨后隨其增加而增加，且c區(qū)域增加速度較快，由加載初期低于10%到達(dá)到極限后的條件下高于20%。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中自由端聲發(fā)射源占總聲發(fā)射源比率比較穩(wěn)定，基本處于10%的變化范圍內(nèi)，觀察各荷載過程中聲發(fā)射源與界面長(zhǎng)度分布情況，可以判斷在極限或者前聲發(fā)射源是由自由端到加載端呈現(xiàn)指數(shù)分布的，隨后再增加到極限荷載。聲發(fā)射源是一種信息分布情況，達(dá)到極限后的界面會(huì)發(fā)生貫穿長(zhǎng)度的滑移，此時(shí)聲發(fā)射源呈現(xiàn)拋物線分布，進(jìn)一步說明粘結(jié)力是由初期加載端向界面中間進(jìn)行發(fā)展的，而在界面中極限或者滑移貫穿其中，粘結(jié)力線性分布，在界面長(zhǎng)度達(dá)到極限荷載之后，粘結(jié)力主要是摩擦力分布于界面中間位置，通過聲發(fā)射定位分析可發(fā)現(xiàn)聲發(fā)射源會(huì)隨加載界面存在加載端向自由端傳遞的分布規(guī)律，而聲發(fā)射源是材料變形開裂的應(yīng)力釋放處，結(jié)合聲發(fā)射射線定位可以反映，推出試驗(yàn)中界面粘結(jié)滑移的實(shí)際發(fā)展情況，可利用該技術(shù)用于鋼管混凝土界面的相關(guān)研究。
6 小結(jié)
在本研究中，通過將聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于矩形鋼管混凝土短柱推出實(shí)驗(yàn)中界面粘結(jié)滑移特性分析，表明聲發(fā)射的特征參數(shù)是與粘結(jié)力具有一定聯(lián)系的，撞擊和能量變化與外部荷載存在密切聯(lián)系，通過三種類型的混凝土短柱推出試驗(yàn)，進(jìn)一步分析混凝土鋼管界面粘結(jié)滑移性能。
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林江源
長(zhǎng)安大學(xué)
1 引言
鋼管混凝土實(shí)際上是在空鋼管中灌入混凝土，是兩種材料共同承載的結(jié)構(gòu)。外側(cè)的鋼管能夠?qū)?nèi)部混凝土施加約束力，使核心混凝土處于三向受壓狀態(tài)，延緩內(nèi)部混凝土裂縫；同時(shí)，內(nèi)部混凝土能夠?yàn)橥獠夸摴芴峁┲巫饔茫鰪?qiáng)其穩(wěn)定性，使其很難發(fā)生局部屈曲。這種鋼管混凝土結(jié)構(gòu)能夠充分發(fā)揮材料性能優(yōu)勢(shì)，目前已廣泛用于橋梁施工和建筑工程中。在實(shí)際使用過程中，矩形鋼管混凝土加工比較簡(jiǎn)便，而且易于存放，因此具有廣泛的市場(chǎng)前景。目前國內(nèi)外研究學(xué)者高度重視矩形鋼管混凝土構(gòu)件的界面?zhèn)髁μ匦匝芯俊?/p>
2 聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)
聲發(fā)射也被稱為是應(yīng)力波發(fā)射。在材料受力條件下，其內(nèi)部出現(xiàn)裂縫或局部變形，材料內(nèi)部?jī)?chǔ)存的應(yīng)變能通過彈性波的方式釋放即聲發(fā)射，發(fā)射彈性波的位置被稱為是聲發(fā)射源。根據(jù)該檢測(cè)技術(shù)原理，應(yīng)力波能夠從聲發(fā)射源傳到相應(yīng)的材料表面，材料表面布置的聲發(fā)射源傳感器可以進(jìn)行信息采集，然后，將振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào)傳遞給放大器，將該信號(hào)放大，利用數(shù)據(jù)采集卡和相關(guān)軟件完成數(shù)據(jù)信號(hào)收集，將所設(shè)計(jì)的信號(hào)進(jìn)行深入分析，了解材料本身內(nèi)部的應(yīng)力情況和損傷情況。
技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)分析。優(yōu)點(diǎn)：首先這種被動(dòng)檢測(cè)技術(shù)，聲發(fā)射源是物體內(nèi)部出現(xiàn)的裂紋或變形，無需信號(hào)發(fā)射源，該技術(shù)對(duì)于物體損傷具有較強(qiáng)的敏感性，可以探測(cè)到外部施力條件下材料內(nèi)部的損傷情況。其次該技術(shù)是一種動(dòng)態(tài)連續(xù)過程，可以實(shí)實(shí)時(shí)反應(yīng)并記錄損傷，隨時(shí)間、形變產(chǎn)生的信息可實(shí)現(xiàn)損傷預(yù)報(bào)和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。缺點(diǎn)：該技術(shù)對(duì)于外部檢測(cè)環(huán)境要求較高，很容易受到噪聲的干擾，因此需要有大量數(shù)據(jù)和檢驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，確保數(shù)據(jù)分析處理。該技術(shù)能夠確定發(fā)射源的位置能量，無法確定發(fā)射源的性質(zhì)，需要分析聲發(fā)射設(shè)參數(shù)，進(jìn)一步確定其損傷類別。
3 推出實(shí)驗(yàn)
鋼管混凝土構(gòu)件界面粘結(jié)力是由三個(gè)部分共同構(gòu)成的，包括水泥與內(nèi)表面的化學(xué)膠結(jié)力，混凝土與鋼管內(nèi)表面機(jī)械咬合力，混凝土與鋼管內(nèi)表面的摩擦力，這三個(gè)部分在加載時(shí)就會(huì)產(chǎn)生能量發(fā)射，產(chǎn)生聲發(fā)射信號(hào)，通過所采集到的信號(hào)可將其還原推出實(shí)驗(yàn)過程中界面的破壞形式和受力狀態(tài)。
根據(jù)國內(nèi)外研究，針對(duì)鋼管混凝土界面粘結(jié)強(qiáng)度試驗(yàn)采用的方法為推出實(shí)驗(yàn)。該方法是在澆筑過程中能夠使其自由端和新混凝土預(yù)留推出程度，在加載端核心混凝土處是其能夠留出一定空間放置鋼筋塊，壓力機(jī)可以通過鋼鐵塊進(jìn)而加載在核心混凝土，使混凝土與鋼管出現(xiàn)滑移，推出鋼管。在本次的實(shí)驗(yàn)過程中共涉及了三種截面矩形混凝土短柱，分別是沒有設(shè)置加勁肋鋼管混凝土的試件，其次是設(shè)置了加勁肋鋼管混凝土的試件，最后是設(shè)置了開孔加勁肋鋼管的混凝土試件。試件是矩形鋼管混凝土短柱，設(shè)置PBL 型短柱主要是能夠防止在加載過程中自由端鋼管出現(xiàn)屈服，因此需要在自由端鋼管外部增加一層增強(qiáng)鋼管。
在具體實(shí)驗(yàn)過程中，k 型、L 型鋼管混凝土短柱在初期加載過程中能夠短時(shí)間內(nèi)快速提高荷載量，并且存在混凝土壓碎的聲音，這是混凝土與墊塊接觸面壓實(shí)造成的，持續(xù)進(jìn)行試件后臺(tái)加載，此時(shí)我們會(huì)發(fā)現(xiàn)k型鋼管混凝土發(fā)出清脆響聲，并且荷載產(chǎn)生波動(dòng)，而L 型試件沒有聲響，但會(huì)持續(xù)出現(xiàn)混凝土碎裂傷，為混凝土和鋼管內(nèi)表面界面粘結(jié)力喪失形成的，部分區(qū)域范圍內(nèi)的粘結(jié)性消失，此時(shí)相比其他區(qū)域來說該試件還有粘結(jié)率負(fù)載波動(dòng)可以緩慢提高，隨著滑移程度增加，負(fù)載緩慢增大，最終處于平衡界面粘結(jié)力，即達(dá)到最大值，此時(shí)會(huì)喪失機(jī)械咬合力和化學(xué)粘結(jié)力，試件發(fā)射出沙啞聲音，主要是由于混凝土和鋼管內(nèi)表面界面充滿混凝土晶體摩擦導(dǎo)致的，這種凝結(jié)力是由摩擦阻力、機(jī)械咬合力共同構(gòu)成的，繼續(xù)進(jìn)行加載此時(shí)混凝土膨脹，對(duì)于外部鋼管壓力增加，由于摩擦系數(shù)和界面摩擦阻力，機(jī)械壓力成正比關(guān)系，因此會(huì)進(jìn)一步增加摩擦阻力，同時(shí)增加粘接力，在荷載-滑移曲線上主要表現(xiàn)為曲線較短，下降段后荷載緩慢提高，觀察被破壞后的樣品，我們發(fā)現(xiàn)K樣品加載端可以觀察到明顯的界面分離，而混凝土結(jié)構(gòu)基本完整。而L 型樣品界面分離但混凝土存在破碎樣品，鋼管變形不明顯。對(duì)于PBL 型的鋼管混凝土板柱在初次加載過程中荷載顯著上升并且伴隨少量聲響，在達(dá)到峰值時(shí)樣品自由端加強(qiáng)，鋼管位置未加強(qiáng)區(qū)域出現(xiàn)一定程度的變形，同時(shí)還伴隨著密集的破碎，此時(shí)鋼管出現(xiàn)彎曲，而加勁肋內(nèi)開孔混凝土未被剪斷，通過荷載-滑移曲線可以發(fā)現(xiàn)進(jìn)入下降段之后，該區(qū)域鼓曲明顯，經(jīng)觀察，破壞后樣品混凝土界面和加載端處鋼管無明顯分離。樣品自由端加強(qiáng)，鋼管上部未加強(qiáng)區(qū)域明顯出現(xiàn)外鼓，且存在鋼管屈服，粘土鋼管滑移不明顯。樣品界面剪切破壞不徹底，最終會(huì)使鋼管屈服失去承載力，主要是由于在布置加勁肋開孔時(shí)比較密集，導(dǎo)致在鋼管修復(fù)過程中混凝土柱沒有被剪壞。
4 應(yīng)變結(jié)果分析
在使用過程中獲取極限或者之前分析各試件的應(yīng)變分布規(guī)律，我們發(fā)現(xiàn)所有試件在初期加載過程中其形成的應(yīng)變較小，呈現(xiàn)線性分布，結(jié)合平衡原則及鋼管混凝土界面加載端凝結(jié)力為0，按照變形協(xié)調(diào)條件，加載端位置鋼管應(yīng)變值最大。但實(shí)驗(yàn)結(jié)果不一致，主要是由于存在邊際效應(yīng)。部分施加在加載區(qū)域中存在增長(zhǎng)問題，在鋼管混凝土加載端存在應(yīng)變崎嶇和應(yīng)力奇異區(qū)及加載端的奇異區(qū)現(xiàn)象，由于存在這種現(xiàn)象導(dǎo)致在加載端試件應(yīng)變分布異常，相對(duì)其他區(qū)域來說存在一定的規(guī)律性，所以后臺(tái)增加自由端，加載端應(yīng)變能夠快速增加，K 型和L 型試件處于極限荷載條件下時(shí)，應(yīng)變會(huì)沿著界面高度出現(xiàn)指數(shù)分布，而PBL樣品50%極限荷載是與K，L 型樣品類似的，其應(yīng)變高于上述兩種試件，而80%的極限荷載條件下PBL 樣品自由端處產(chǎn)生較大變小應(yīng)變的無快速增加，該區(qū)域范圍內(nèi)鋼管完全屈服并且發(fā)生破壞。
5 損傷分布情況
聲發(fā)射的技術(shù)是一種鋼管混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部狀態(tài)變化的檢測(cè)手段，其所采集的聲發(fā)射信息將能夠反映樣品內(nèi)部的缺陷形成。根據(jù)k型鋼管混凝土推出整個(gè)過程中聲發(fā)射參數(shù)和荷載的變化圖，可以發(fā)現(xiàn)在加載初期存在大量撞擊數(shù)之后會(huì)消失，主要是由于加載端混凝土受到擠壓形成的；當(dāng)極限荷載70%撞擊數(shù)較大，但能量不多；在達(dá)到80%的極限荷載的條件下撞擊數(shù)量會(huì)顯著降低并穩(wěn)定上升，撞擊數(shù)曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)處的能量會(huì)被釋放，能量累積曲線是垂直上升的，在這一過程中會(huì)持續(xù)85%時(shí)荷載結(jié)束。通過觀察撞擊荷載的關(guān)系度，我們發(fā)現(xiàn)在二毫米的滑移位置處，相對(duì)應(yīng)的后臺(tái)連接曲線存在拐點(diǎn)位置斜率減小，此時(shí)，荷載與極限荷載是十分接近的。我們可以利用聲發(fā)射參數(shù)定位分布規(guī)律，通過不同后臺(tái)過程中聲發(fā)射參數(shù)，在界面長(zhǎng)度的分布規(guī)律進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)PBL型的樣品是外部鋼管區(qū)不破壞，并不是簡(jiǎn)單的界面滑移產(chǎn)生破壞。因此需要分析在不同荷載過程中k型，L型試件聲發(fā)射與界面長(zhǎng)度的分布情況，我們可以選取自由端界面零毫米加載，單界面400mm，將界面分為4等分每100mm作為一個(gè)區(qū)域，進(jìn)一步存在加載端區(qū)域?yàn)锳，試件中部區(qū)域?yàn)锽，中部2區(qū)為C，自由端區(qū)域?yàn)镈，按照荷載階段分為20%，50%，80%的極限荷載先后在滑移后階段，不同階段中聲發(fā)射源占同荷載過程中的聲發(fā)射源的比例。
通過實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)，L和K型試件在初期加載過程中聲發(fā)射位于加載端位置，占荷載階段的60%，隨荷載比例增加而降低，達(dá)到極限后載條件下此時(shí)加載端區(qū)域聲發(fā)射源占總荷載的40%，極限荷載會(huì)顯著降低到20%，樣品中部區(qū)域升發(fā)射源占總發(fā)射源比例，隨后隨其增加而增加，且c區(qū)域增加速度較快，由加載初期低于10%到達(dá)到極限后的條件下高于20%。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中自由端聲發(fā)射源占總聲發(fā)射源比率比較穩(wěn)定，基本處于10%的變化范圍內(nèi)，觀察各荷載過程中聲發(fā)射源與界面長(zhǎng)度分布情況，可以判斷在極限或者前聲發(fā)射源是由自由端到加載端呈現(xiàn)指數(shù)分布的，隨后再增加到極限荷載。聲發(fā)射源是一種信息分布情況，達(dá)到極限后的界面會(huì)發(fā)生貫穿長(zhǎng)度的滑移，此時(shí)聲發(fā)射源呈現(xiàn)拋物線分布，進(jìn)一步說明粘結(jié)力是由初期加載端向界面中間進(jìn)行發(fā)展的，而在界面中極限或者滑移貫穿其中，粘結(jié)力線性分布，在界面長(zhǎng)度達(dá)到極限荷載之后，粘結(jié)力主要是摩擦力分布于界面中間位置，通過聲發(fā)射定位分析可發(fā)現(xiàn)聲發(fā)射源會(huì)隨加載界面存在加載端向自由端傳遞的分布規(guī)律，而聲發(fā)射源是材料變形開裂的應(yīng)力釋放處，結(jié)合聲發(fā)射射線定位可以反映，推出試驗(yàn)中界面粘結(jié)滑移的實(shí)際發(fā)展情況，可利用該技術(shù)用于鋼管混凝土界面的相關(guān)研究。
6 小結(jié)
在本研究中，通過將聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于矩形鋼管混凝土短柱推出實(shí)驗(yàn)中界面粘結(jié)滑移特性分析，表明聲發(fā)射的特征參數(shù)是與粘結(jié)力具有一定聯(lián)系的，撞擊和能量變化與外部荷載存在密切聯(lián)系，通過三種類型的混凝土短柱推出試驗(yàn)，進(jìn)一步分析混凝土鋼管界面粘結(jié)滑移性能。
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