RPC预制管混凝土组合柱在火灾作用后的抗震性能试验研究

发布时间：2020-06-16 01:18

【摘要】：本论文结合现有约束混凝土结构柱存在的问题和RPC材料的优越性能,提出了一种新型组合结构:RPC预制管混凝土组合柱(Concrete-filled RPC tube,简称为CFRT),CFRT是先在RPC里配置高强螺旋箍筋,利用离心法在工厂批量预制成薄壁管,然后在施工过程将混凝土浇筑到RPC预制管内,从而形成的一种组合柱构件。在本课题组现有研究的基础上,为了进一步探讨CFRT的抗震性能和抗火性能,本文设计了 7个足尺CFRT试件和1个足尺箍筋约束混凝土柱(High-strength stirrup confined concrete,简称为HSCC)试件的拟静力试验。通过对常温下2个足尺CFRT试件和火灾作用后5个足尺CFRT试件进行位移控制下的拟静力试验,而且对火灾作用后1个HSCC试件进行了对比试验,探究了火灾作用、RPC预制管内部混凝土的强度、RPC预制管中箍筋间距(配箍率)、配箍形式对CFRT的滞回性能、骨架曲线、延性性能、强度退化曲线、刚度退化曲线以及耗能能力的影响。试验结果表明,不论是常温下,还是火灾作用后的CFRT试件的破坏模式均为弯曲破坏,所有CFRT试件的滞回曲线都较为饱满且非常相似,整个试验过程中RPC管塑性铰区域的保护层混凝土保持较为完整,均没有出现明显剥落,得益于RPC中钢纤维的拉结作用,HSCC试件塑性铰区域的保护层混凝土基本脱落,而且随着RPC预制管中箍筋间距的增大,CFRT塑性铰区域出现的裂缝更加少,RPC外鼓也更加明显。所有CFRT试件的极限位移角远大于规范要求,表明CFRT有较好的延性,证明在RPC预制管内部填充高强混凝土是可行的,能够形成较好的组合效应;同在常温下或者同在火灾作用后,预制管内部混凝土强度高的CFRT试件初始刚度更大,侧向力峰值荷载更大,表现出更好的抗震性能;火灾作用后CFRT试件的基本抗震性能参数都要次于常温下的CFRT试件,但是仍然有比较好的抗震性能,明显优于HSCC试件,因为CFRT试件的塑性铰区域有着更优异的受力性能,而且减小RPC预制管中箍筋间距或者提高预制管内部混凝土强度在一定程度上可以改善CFRT的各项抗震性能;RPC预制管中箍筋间距对抗震性能的影响比配箍形式对抗震性能的影响更加明显,而且配箍率相同时,RPC预制管中箍筋配置越多,抗震性能越优异。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU398.9
【图文】：

预制管,组合柱,截面形式

，。腐蚀的问题，在恶劣环境下使用寿命短，再加上钢管和混凝土本身的材料特性有逡逑很大的差别，经常出现脱空的问题。Ｈ邋Ｓ邋Ｃ邋Ｃ的承载能力难以满足现代结构向大跨、逡逑超高、重载方向发展，而且构件在承受荷载作用时，其混凝土保护层容易产生压逡逑碎，甚至是剥落现象，此部分的承载力几乎为零。ＦＲＰ约束混凝土的耐高温性能逡逑极差。主要有两个原因：其一，ＦＲＰ材料多数是用环氧类有机物胶黏剂来粘结逡逑成形的，当温度较高时，胶黏剂将会产生分解和软化，从而丧失传递剪力的能力，逡逑降低ＦＲＰ材料的刚度、强度；其二，当温度达到更高时，可能会达到胶黏剂或者逡逑Ｆ邋Ｒ邋Ｐ材料的燃点，燃烧的同时将产生有毒的烟气。Ｆ邋Ｒ邋Ｐ约束混凝土的成本费用高，逡逑容易发生脆断，而且施工方面要求高。逡逑本论文结合现有约束混凝土结构柱存在的问题和ＲＰＣ材料的优越性能，提出逡逑了一种新型组合结构：ＲＰＣ预制管混凝土组合柱（Ｃｏｎｃｒｅｔｅ－ｆｉｌｌｅｄ邋ＲＰＣ邋ｔｕｂｅ，简称逡逑为ＣＦＲＴ），ＣＦＲＴ是先在ＲＰＣ里配置高强螺旋箍筋，利用离心法在工厂批量预制逡逑成薄壁管，然后在施工过程将混凝土浇筑到ＲＰＣ预制管内，从而形成的一种组合逡逑柱构件，具体见图１．６。逡逑．＾

人行桥

逡逑加拿大于１９９７年在其自然环境极其差的Ｑｕｅｂｅｃ省中的Ｓｈｅｒｂｒｏｏｋｅ市建造了逡逑全球首座由ＲＰＣ建造而成的人行桥［４２］，该桥的外观如图１．１所示。此桥为上承式预逡逑应力桁架受力结构，其跨长为６０ｍ，桥面宽为４．２ｍ，桥身的组成部分包括：ＲＰＣ逡逑预制梁、ＲＰＣ预制板以及钢管ＲＰＣ，该桥的特色之处在于所有的结构构件都是工逡逑厂预制，然后现场吊装，而且完全没有使用受力钢筋。这样使桥梁结构的自重减逡逑少了一半以上，而且在当地高湿、高冰盐腐蚀、高冻融循环的环境下耐久性表现逡逑得十分优异，至今仍在正常使用。逡逑Ｋ邋＾逦】逡逑图１．邋１邋Ｓｈｅｒｂｒｏｏｋｅ人行桥逦图１．２首尔和平桥逡逑８逡逑

【参考文献】