核心混凝土缺陷率與缺陷位置對(duì)鋼管混凝土承載力的影響*

張戎令， 郝兆峰， 馬麗娜， 寧貴霞， 李志揚(yáng)， 杲 斐

(1 蘭州交通大學(xué)道橋工程災(zāi)害防治技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室，蘭州 730070； 2 甘肅恒路交通勘察設(shè)計(jì)院有限公司，蘭州 730070； 3 中鐵二十一局集團(tuán)有限公司，蘭州 730070)

0 引言

鋼管混凝土是在鋼管中填充混凝土且鋼管與核心混凝土共同承擔(dān)外部荷載的一種組合結(jié)構(gòu)[1-2]。19世紀(jì)80年代鋼管混凝土在國(guó)外已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用，我國(guó)從1959年開(kāi)始研究鋼管混凝土的性能，鋼管混凝土作為一種新型的組合結(jié)構(gòu)，主要以軸心和較小偏心力的受壓構(gòu)件為主，被廣泛應(yīng)用于高層建筑和橋梁建設(shè)中[3-4]。目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者已對(duì)鋼管混凝土開(kāi)展大量的研究和分析。文獻(xiàn)[5-6]研究了膨脹劑摻量和應(yīng)力比對(duì)鋼管混凝土徐變性能的影響。文獻(xiàn)[7-8]分析了鋼管混凝土柱的耐火性。文獻(xiàn)[9]進(jìn)行了變截面鋼管混凝土格構(gòu)柱的抗震性能試驗(yàn)。

由于鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的特殊性，在混凝土澆筑過(guò)程中，鋼管可作為模板包裹在混凝土外部，內(nèi)部澆筑的混凝土屬于隱蔽性工程。通常鋼管內(nèi)部有鋼筋骨架、加筋肋等構(gòu)造，因此容易造成澆筑混凝土密實(shí)性難以保證，使得鋼管內(nèi)部混凝土可能會(huì)存在一定缺陷。鋼管混凝土缺陷形式主要有空洞、蜂窩、分層離析、粗細(xì)骨料不均勻以及鋼管與混凝土脫空等，存在缺陷的核心混凝土?xí)?dǎo)致鋼管混凝土構(gòu)件承載力和剛度不同程度地降低，削弱鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的整體性能[10]。因此，有必要深入研究鋼管混凝土結(jié)構(gòu)核心混凝土缺陷對(duì)鋼管混凝土承載力的影響。文獻(xiàn)[11-14]均研究了脫空對(duì)鋼管混凝土構(gòu)件力學(xué)性能的影響，研究發(fā)現(xiàn)：脫空對(duì)鋼管混凝土承載力有極大的影響，脫空率(鋼管與核心混凝土在界面處分離的程度)越大則鋼管混凝土構(gòu)件極限承載力就越低，脫空率越小則鋼管混凝土構(gòu)件極限承載力就越高。以上研究未考慮核心混凝土缺陷率與缺陷位置對(duì)鋼管混凝土承載力的影響，目前有關(guān)核心混凝土缺陷率與缺陷位置對(duì)鋼管混凝土構(gòu)件承載力影響的研究需要進(jìn)一步完善和定量分析。

為此，本文以核心混凝土不同缺陷率和缺陷位置的鋼管混凝土試件為試驗(yàn)對(duì)象，研究其對(duì)鋼管混凝土承載力的影響。

1 試驗(yàn)研究

1.1 試件設(shè)計(jì)

本次試驗(yàn)制作9組、每組3個(gè)平行試件，共27個(gè)試件，鋼管采用Q235鋼材，鋼管直徑為325mm，壁厚為2mm，高度為650mm，鋼管長(zhǎng)細(xì)比為2。設(shè)計(jì)時(shí)考慮的主要參數(shù)包括：核心混凝土缺陷率(缺陷率分為無(wú)缺陷和缺陷率為5%，10%，15%，20%的共5種工況，缺陷率為缺陷體積除以核心混凝土體積)； 缺陷位置(試件編號(hào)中HW表示無(wú)缺陷，HB表示靠近管壁側(cè)缺陷，HH表示中心缺陷)。在制作缺陷時(shí)，采用硬塑料薄膜密封細(xì)沙而成，通過(guò)控制其體積以實(shí)現(xiàn)缺陷的大小，試件缺陷尺寸與比例見(jiàn)表1，試件缺陷位置見(jiàn)圖1。

試件缺陷尺寸與比例 表1

圖1 缺陷位置示意圖

試件采用現(xiàn)澆混凝土澆筑，混凝土配合比方案見(jiàn)表2。混凝土的工作性能實(shí)測(cè)值:坍落度220mm，擴(kuò)展度550mm，含氣量3.0%，1h坍落度變化量70mm。

澆筑混凝土?xí)r將鋼管豎直放置，并使用振搗棒以保證鋼管與混凝土結(jié)合密實(shí)，如圖2所示。缺陷制作方法：澆筑混凝土前，將沙袋設(shè)置到相應(yīng)的位置，并且通過(guò)倒沙預(yù)埋管固定沙袋，確保沙袋固定在所設(shè)置的位置處，試件養(yǎng)護(hù)3d后倒出沙子，形成空洞缺陷，如圖3所示。

圖2 澆筑試件

澆筑混凝土注意事項(xiàng)：缺陷位置應(yīng)當(dāng)在鋼管外側(cè)設(shè)有標(biāo)記，應(yīng)記錄缺陷與鋼管底部距離； 應(yīng)確保在初凝之前將試件澆筑完畢； 放置缺陷時(shí)由于沙子的密度比混凝土的密度小，因此會(huì)出現(xiàn)沙袋漂浮移動(dòng)的現(xiàn)象，應(yīng)通過(guò)倒沙預(yù)埋管固定沙袋； 澆筑試件時(shí)需要澆筑同條件標(biāo)準(zhǔn)試塊以測(cè)試混凝土的強(qiáng)度。

混凝土配合比方案/ (kg/m3) 表2

澆筑鋼管混凝土?xí)r，同時(shí)澆筑100mm×100mm×100mm立方體試塊，并與鋼管混凝土試件在相同條件下養(yǎng)護(hù)。28d后測(cè)試強(qiáng)度，結(jié)果見(jiàn)表3，取3塊試塊平均值41.47MPa作為混凝土的抗壓強(qiáng)度。

混凝土試塊強(qiáng)度/ MPa 表3

1.2 測(cè)試方案

試驗(yàn)采用全截面加載方式[15]。試件澆筑90d后，在800t的液壓試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)。試件底端兩側(cè)各設(shè)置1個(gè)位移計(jì)，同時(shí)試件1/2高度位置處設(shè)置2個(gè)位移計(jì)，使用綜合測(cè)試儀采集位移數(shù)據(jù)。在鋼管混凝土試件1/2高度處沿周長(zhǎng)均勻布設(shè)4個(gè)表面應(yīng)變計(jì)，應(yīng)變?nèi)≈禐?個(gè)應(yīng)變計(jì)所測(cè)應(yīng)變值的平均值，使用DH3817動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)。試驗(yàn)加載裝置見(jiàn)圖4。試驗(yàn)采用逐級(jí)加載，每級(jí)加載所測(cè)變形達(dá)到穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行下一級(jí)加載，在彈性階段每級(jí)荷載為理論計(jì)算極限荷載的10%，鋼管屈服后每級(jí)荷載為理論計(jì)算極限荷載的5%。

圖4 試驗(yàn)加載裝置示意圖

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 不同缺陷率分析

鋼管混凝土不同缺陷位置及不同缺陷比例在受到外部荷載的荷載-變形曲線及破壞形態(tài)見(jiàn)圖5～8。

圖5 不同缺陷率試件荷載-變形關(guān)系曲線

2.1.1 無(wú)缺陷試件破壞形態(tài)

由圖5、圖6可知:由加載開(kāi)始至荷載達(dá)到2 800kN時(shí)，無(wú)缺陷試件的外觀和變形均無(wú)明顯變化，試件的荷載-變形關(guān)系曲線呈線性增長(zhǎng)且斜率最大； 當(dāng)荷載達(dá)到2 800kN時(shí)對(duì)應(yīng)的試件縱向位移為1.33mm，試件處于彈性階段。此階段下混凝土的泊松比小于鋼管的泊松比，鋼管對(duì)混凝土的套箍作用微小，可認(rèn)為鋼管與混凝土單獨(dú)承擔(dān)荷載，試件的承載力等于單軸應(yīng)力狀態(tài)的鋼管與混凝土承載力的簡(jiǎn)單相加。

圖6 無(wú)缺陷試件破壞形態(tài)

荷載由2 800kN升高至3 617kN時(shí)，由于端部效應(yīng)的影響，試件端部出現(xiàn)局部屈曲，試件內(nèi)部傳出混凝土被壓碎的聲響，荷載-變形關(guān)系曲線呈曲線變化且斜率不斷減小； 當(dāng)荷載達(dá)到3 617kN時(shí)對(duì)應(yīng)的試件縱向位移為1.94mm，試件處于彈塑性階段。此階段混凝土的泊松比大于鋼管的泊松比，鋼管對(duì)混凝土產(chǎn)生了套箍作用，二者共同承擔(dān)軸向壓力，試件的極限承載力因此而提高。在試驗(yàn)過(guò)程中，荷載由1 211kN升高至2 826kN時(shí)，鋼管處于屈服階段。

加載超過(guò)3 617kN時(shí)，鋼管混凝土試件中部出現(xiàn)包鼓現(xiàn)象，荷載-變形關(guān)系曲線逐漸平緩，試件處于強(qiáng)化階段。當(dāng)加載至極限承載力4 037kN時(shí)，試件荷載-變形關(guān)系曲線達(dá)到頂點(diǎn)，斜率為0。到達(dá)頂點(diǎn)后，試件荷載-變形關(guān)系曲線緩慢下降，斜率成為負(fù)值，試件喪失承載力，達(dá)到破壞狀態(tài)。試件破壞后切開(kāi)鋼管可以看到，核心混凝土表面出現(xiàn)斜向裂縫，裂縫將核心混凝土分為左右兩個(gè)斜棱錐體，斜棱錐體沿著裂縫相對(duì)滑動(dòng)，但滑動(dòng)受到鋼管的約束作用，因此鋼管混凝土試件的承載力不會(huì)突然下降。

2.1.2 管壁側(cè)缺陷試件破壞形態(tài)

圖7為管壁側(cè)缺陷試件破壞形態(tài)，HB1，HB2，HB3和HB4試件分別為缺陷率為5%，10%，15%，20%的管壁側(cè)缺陷試件，由圖5、圖7可知：由加載開(kāi)始至荷載達(dá)到1 620kN時(shí)，HB1試件荷載-變形關(guān)系曲線呈線性增長(zhǎng)且斜率最大，試件處于彈性階段且縱向位移為0.53mm。由加載開(kāi)始至荷載達(dá)到1 607kN時(shí)，HB2試件荷載-變形關(guān)系曲線呈線性增長(zhǎng)且斜率最大，試件處于彈性階段且縱向位移為0.55mm。由加載開(kāi)始至荷載達(dá)到1 606kN時(shí)，HB3試件荷載-變形關(guān)系曲線呈線性增長(zhǎng)且斜率最大，試件處于彈性階段且縱向位移為0.69mm。由加載開(kāi)始至荷載達(dá)到1 230kN時(shí)，HB4試件荷載-變形關(guān)系曲線呈線性增長(zhǎng)且斜率最大，試件處于彈性階段且縱向位移為0.64mm。由于HB類試件缺陷存在于管壁側(cè)，在全截面加載時(shí)混凝土承受荷載不均勻?qū)е潞诵幕炷潦艿狡妮S壓作用而發(fā)生大變形，故HB類試件的彈性階段相對(duì)于無(wú)缺陷試件的彈性階段短暫。鋼管混凝土在開(kāi)始受荷初期處于彈性階段，在外荷載達(dá)到極限荷載60%～70%時(shí)，鋼管壁上局部開(kāi)始出現(xiàn)剪切滑移[1]，鋼管對(duì)核心混凝土套箍作用增大； 在有缺陷的試件中，如本文HB1，HB2試件，由于其存在缺陷，在較小荷載作用下，可能局部就出現(xiàn)剪切滑移，鋼管對(duì)核心混凝土在較小荷載作用下就起到套箍作用而三向受力，而無(wú)缺陷試件在較小荷載作用下，試件處于彈性階段，鋼管對(duì)核心混凝土套箍作用較小，可近似認(rèn)為核心混凝土單向受力(特別是較小荷載作用下)。因此，對(duì)有缺陷試件在加載初期，表現(xiàn)出鋼管對(duì)核心混凝土在較小荷載作用下發(fā)生套箍作用而三向受力的初始剛度比無(wú)缺陷試件在較小荷載作用下核心混凝土單向受力的初始剛度大的現(xiàn)象。HB類試件在彈性階段的破壞過(guò)程與無(wú)缺陷試件基本相同，試件縱向位移隨缺陷率的增大而增大，承載力隨缺陷率的增大而減小。

圖7 管壁側(cè)缺陷試件破壞形態(tài)

荷載由1 620kN升高至3 240kN時(shí)，HB1試件荷載-變形關(guān)系曲線呈曲線變化且斜率逐漸減小，試件處于彈塑性階段且縱向位移為1.99mm。荷載由1 607kN升高至2 715kN時(shí)，HB2試件荷載-變形關(guān)系曲線呈曲線變化且斜率逐漸減小，試件處于彈塑性階段且縱向位移為2.20mm。荷載由1 606kN升高至2 209kN時(shí)，HB3試件荷載-變形關(guān)系曲線呈曲線變化且斜率逐漸減小，試件處于彈塑性階段且縱向位移為1.92mm。荷載由1 230kN升高至1 645kN時(shí)，HB4試件荷載-變形關(guān)系曲線呈曲線變化且斜率逐漸減小，試件處于彈塑性階段且縱向位移為2.21mm。HB類試件處于彈塑性階段時(shí)，混凝土的泊松比大于鋼管的泊松比，鋼管對(duì)混凝土產(chǎn)生套箍作用，二者共同承擔(dān)軸向壓力。在此階段，核心混凝土受壓發(fā)出聲響，缺陷外部的鋼管因缺乏核心混凝土的支撐作用而發(fā)生凹曲，凹曲程度隨缺陷率的增大而增大。

荷載達(dá)到3 240kN時(shí)，HB1試件荷載-變形關(guān)系曲線呈下降趨勢(shì)，試件承載力喪失，達(dá)到破壞狀態(tài)。荷載達(dá)到2 715kN時(shí)，HB2試件荷載-變形關(guān)系曲線呈下降趨勢(shì)，試件承載力喪失，達(dá)到破壞狀態(tài)。荷載達(dá)到2 209kN時(shí)，HB3試件荷載-變形關(guān)系曲線呈下降趨勢(shì)，試件承載力喪失，達(dá)到破壞狀態(tài)。荷載達(dá)到1 645kN時(shí)，HB4試件荷載-變形關(guān)系曲線呈下降趨勢(shì)，試件承載力喪失，達(dá)到破壞狀態(tài)。試件破壞后切開(kāi)鋼管可以看到，受壓過(guò)程中產(chǎn)生應(yīng)力集中的缺陷部位混凝土被壓碎，核心混凝土表面裂縫由缺陷位置向兩端延伸。試件加載至極限承載力后，試件凹曲程度加大但并沒(méi)有迅速發(fā)展，說(shuō)明鋼管達(dá)到屈服階段后對(duì)核心混凝土仍存在套箍作用。

2.1.3 中心位置缺陷試件破壞形態(tài)

圖8為中心位置缺陷試件破壞形態(tài)，HH1，HH2，HH3和HH4試件分別為缺陷率為5%，10%，15%，20%的中心位置缺陷試件，由圖5、圖8可知：由加載開(kāi)始至荷載達(dá)到2 006kN時(shí)，HH1試件荷載-變形關(guān)系曲線呈線性增長(zhǎng)且斜率最大，試件處于彈性階段且縱向位移為1.05mm。由加載開(kāi)始至荷載達(dá)到1 633kN時(shí)，HH2試件荷載-變形關(guān)系曲線呈線性增長(zhǎng)且斜率最大，試件處于彈性階段且縱向位移為1.18mm。由加載開(kāi)始至荷載達(dá)到2 044kN時(shí)，HH3試件荷載-變形關(guān)系曲線呈線性增長(zhǎng)且斜率最大，試件處于彈性階段且縱向位移為1.17mm。由加載開(kāi)始至荷載達(dá)到1 606kN時(shí)，HH4試件荷載-變形關(guān)系曲線呈線性增長(zhǎng)且斜率最大，試件處于彈性階段且縱向位移為1.17mm。HH類試件在彈性階段的破壞過(guò)程與無(wú)缺陷試件基本相同，試件縱向位移隨缺陷率的增大而增大，承載力隨缺陷率的增大而減小。在加載初期，混凝土的泊松比小于鋼管的泊松比，鋼管對(duì)混凝土的套箍作用微小，可認(rèn)為鋼管與混凝土單獨(dú)在單向受壓狀態(tài)下工作。

圖8 中心位置缺陷試件破壞形態(tài)

荷載由2 006kN升高至3 458kN時(shí)，HH1試件荷載-變形關(guān)系曲線呈曲線變化且斜率逐漸減小，試件處于彈塑性階段且縱向位移為1.92mm。荷載由1 633kN升高至3 229kN時(shí)，HH2試件荷載-變形關(guān)系曲線呈曲線變化且斜率逐漸減小，試件處于彈塑性階段且縱向位移為2.22mm。荷載由2 044kN升高至2 922kN時(shí)，HH3試件荷載-變形關(guān)系曲線呈曲線變化且斜率逐漸減小，試件處于彈塑性階段且縱向位移為1.84mm。荷載由1 606kN升高至2 613kN時(shí)，HH4試件荷載-變形關(guān)系曲線呈曲線變化且斜率逐漸減小，試件處于彈塑性階段且縱向位移為2.44mm。HH類試件處于彈塑性階段時(shí)，試件上下位置處鋼管產(chǎn)生向外局部輕微屈曲。此階段下混凝土的泊松比大于鋼管的泊松比，鋼管對(duì)混凝土產(chǎn)生套箍作用，二者共同承擔(dān)軸向壓力。

荷載達(dá)到3 458kN時(shí)，HH1試件荷載-變形關(guān)系曲線驟降，試件承載力喪失，達(dá)到破壞狀態(tài)。荷載達(dá)到3 229kN時(shí)，HH2試件荷載-變形關(guān)系曲線驟降，試件承載力喪失，達(dá)到破壞狀態(tài)。荷載達(dá)到2 922kN時(shí)，HH3試件荷載-變形關(guān)系曲線驟降，試件承載力喪失，達(dá)到破壞狀態(tài)。荷載達(dá)到2 613kN時(shí)，HH4試件荷載-變形關(guān)系曲線驟降，試件承載力喪失，達(dá)到破壞狀態(tài)。加載至極限承載力后，HH類試件內(nèi)部發(fā)出響亮的爆裂聲，鋼管屈曲現(xiàn)象迅速擴(kuò)展，試件上下位置出現(xiàn)包鼓現(xiàn)象且缺陷率越大該現(xiàn)象越明顯。試件破壞后切開(kāi)鋼管可看到，核心混凝土出現(xiàn)斷層裂縫，其主要原因是：核心混凝土內(nèi)部出現(xiàn)缺陷時(shí)，缺陷部位產(chǎn)生應(yīng)力集中首先破壞，中心缺陷導(dǎo)致混凝土破壞后出現(xiàn)斷層現(xiàn)象，當(dāng)持續(xù)加載時(shí)混凝土上下層受到擠壓收縮，使得試件承載力急速下降和鋼管出現(xiàn)屈曲現(xiàn)象。

2.2 不同缺陷位置分析

圖9為不同缺陷位置試件荷載-變形關(guān)系曲線，由圖可知：

圖9 不同缺陷位置試件荷載-變形關(guān)系曲線

由于核心混凝土存在缺陷，HB類試件和HH類試件的極限承載力均小于無(wú)缺陷試件的極限承載力，且缺陷率越大，極限承載力越低。由于HB類試件缺陷位置在管壁側(cè)，加載時(shí)混凝土受力不均勻而引起偏心軸壓作用，使得HB類試件的極限承載力低于HH類試件的極限承載力，且缺陷率越大，二者極限承載力相差越大。在加載過(guò)程中，HH類試件的彈塑性階段相對(duì)于HB類試件的彈塑性階段持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，說(shuō)明HH類試件在彈塑性階段受到的鋼管套箍作用大于HB類試件在彈塑性階段受到的鋼管套箍作用，HB類試件相對(duì)于HH類試件容易失穩(wěn)。HB類試件荷載-變形關(guān)系曲線達(dá)到頂點(diǎn)后呈緩慢下降趨勢(shì)，HH類試件荷載-變形關(guān)系曲線達(dá)到頂點(diǎn)后呈快速下降趨勢(shì)，HB類試件承載力喪失速度慢于HH類試件承載力喪失速度，表明HB類試件的延性優(yōu)于HH類試件。

2.3 試件1/2截面高度位置應(yīng)力-應(yīng)變曲線分析

鋼管混凝土試件1/2截面高度位置的應(yīng)力計(jì)算方法為：軸向荷載F與1/2截面處面積的比值(無(wú)缺陷試件1/2截面面積為πR2，R=162.5mm，缺陷試件1/2截面面積為無(wú)缺陷試件截面面積減去缺陷截面面積，即S=πR2-πr2，r為圓柱形缺陷截面半徑)。圖10為試件1/2截面高度處應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線，從圖中可以得出：

圖10 試件1/2截面處應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線

對(duì)于HB類試件，應(yīng)力為5.7MPa時(shí)，無(wú)缺陷試件的應(yīng)變?yōu)?6με。應(yīng)力為6.5MPa時(shí)，HB1試件的應(yīng)變?yōu)?0με。應(yīng)力為6.4MPa時(shí)，HB2試件的應(yīng)變?yōu)?95με。應(yīng)力為7MPa時(shí)，HB3試件的應(yīng)變?yōu)?84με。應(yīng)力為8.2MPa時(shí)，HB4試件的應(yīng)變?yōu)?03με。說(shuō)明對(duì)于無(wú)缺陷的鋼管混凝土在受荷初期處于彈性階段，在外荷載達(dá)到極限荷載60%～70%時(shí)，鋼管壁上局部開(kāi)始出現(xiàn)剪切滑移[1]，鋼管對(duì)核心混凝土套箍作用增大； 而對(duì)于有缺陷的試件中，如本文HB2，HB3和HB4試件，由于其存在缺陷，在較小荷載作用下，缺陷局部就出現(xiàn)剪切滑移，造成其變形明顯，在加載初期，鋼管對(duì)核心混凝土在較小荷載作用下就起到套箍作用而三向受力。

對(duì)于HH類試件，應(yīng)力為6.2MPa時(shí)，HH1試件的應(yīng)變?yōu)?64με。應(yīng)力為6.8MPa時(shí)，HH2試件的應(yīng)變?yōu)?5με。應(yīng)力為8.1MPa時(shí)，HH3試件的應(yīng)變?yōu)?5με。應(yīng)力為8.5MPa時(shí)，HH4試件的應(yīng)變?yōu)?00με。根據(jù)HH類試件應(yīng)力-應(yīng)變曲線及典型應(yīng)力下的應(yīng)變分析可得出：對(duì)于核心混凝土存在缺陷的結(jié)構(gòu)，由于缺陷位置位于核心混凝土中心位置，其四周有混凝土約束，同時(shí)混凝土外側(cè)有鋼管約束，致使其受力、變形相比管壁側(cè)缺陷(由于其壁側(cè)存在缺陷，在荷載傳遞過(guò)程中，局部缺陷對(duì)受力性能體現(xiàn)地更為明顯)的試件更為復(fù)雜； 同時(shí)出現(xiàn)這樣的結(jié)果，易與缺陷制作、成型方法有關(guān)，在制作缺陷時(shí)，采用硬塑料薄膜密封西沙而成，通過(guò)控制其體積以實(shí)現(xiàn)缺陷的大小，在澆筑過(guò)程中，缺陷形狀并非完全規(guī)則，致使力的傳遞過(guò)程中，應(yīng)力集中出現(xiàn)的位置亦可能不同。綜合以上兩方面原因，中心缺陷試件表現(xiàn)出圖10(b)的試驗(yàn)規(guī)律。HH類試件在整個(gè)加載過(guò)程中，缺陷率越大試件變形越明顯，鋼管發(fā)生局部屈曲后受壓側(cè)應(yīng)變發(fā)展開(kāi)始趨于緩慢，表面發(fā)現(xiàn)有明顯的屈曲現(xiàn)象產(chǎn)生，說(shuō)明此時(shí)鋼管對(duì)混凝土仍產(chǎn)生套箍作用，二者共同承受外加荷載。

3 結(jié)論

本文通過(guò)試驗(yàn)分析了核心混凝土缺陷率與缺陷位置對(duì)鋼管混凝土構(gòu)件承載力的影響，得出以下結(jié)論：

(1)本試驗(yàn)制作試件破壞形式：無(wú)缺陷試件的破壞形式通常為鋼管混凝土端部屈曲； 管壁側(cè)缺陷試件的破壞形式通常為鋼管混凝土中部凹曲； 中心缺陷試件的破壞形式通常為鋼管混凝土構(gòu)件上下位置處鋼管產(chǎn)生向外局部屈曲。

(2)加載初期，無(wú)缺陷試件與缺陷試件荷載-變形曲線均為線性關(guān)系，且無(wú)缺陷試件的線性階段相對(duì)于缺陷試件的線性階段持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。隨著荷載的增加，無(wú)缺陷試件與缺陷試件荷載-變形關(guān)系逐漸過(guò)渡為曲線，管壁側(cè)缺陷試件變形變化率大于中心缺陷試件變化率，中心缺陷試件的彈塑性階段相對(duì)于管壁側(cè)缺陷試件彈塑性階段持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。

(3)缺陷率相同的條件下，不同的缺陷位置會(huì)對(duì)鋼管混凝土構(gòu)件的承載力造成不同的影響，缺陷在中心位置時(shí)，鋼管混凝土構(gòu)件承載力損失較小，缺陷在管壁側(cè)位置時(shí)，鋼管混凝土構(gòu)件承載力損失較大。缺陷位置相同時(shí)，缺陷率越大鋼管混凝土構(gòu)件承載力損失越大，彈塑性階段的歷程越短。內(nèi)部缺陷對(duì)鋼管混凝土構(gòu)件承載力影響較大，工程中應(yīng)嚴(yán)格控制其內(nèi)部缺陷。