钢管约束活性粉末混凝土短柱承载力计算研究
发布时间：2021-08-06 15:51
活性粉末混凝土（RPC）具有超高强度但脆性较大,钢管约束可显著提高RPC的延性。采用全截面加载、仅对核心混凝土加载两种方式,对20根外径133mm的圆钢管约束RPC短柱开展轴心受压性能试验。分析了试件的破坏过程和特征、荷载-位移曲线和轴压承载力;探讨了加载方式、钢管径厚比和RPC强度对轴压性能的影响规律。结果表明:套箍系数大于0.9时,试件发生鼓曲破坏,其余则为剪切破坏;钢管厚度为4.5mm、6mm时,荷载-位移曲线会出现明显的下降段,钢管厚度为8mm、10mm时,曲线则平稳或者继续上升;试件整体轴压承载力大于钢、混凝土两种材料承载力的简单叠加,两种加载方式下的提高幅度分别为12%、24%。在试验基础上分析了钢管约束RPC短柱的工作机制和受力模型,结合双剪统一强度理论建立了短柱在两种加载方式下的轴压承载力计算方法,公式计算与试验结果的误差小于10%,适用性较好。
【文章来源】：应用力学学报. 2020,37(04)北大核心CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
截面加载(b)部分加载(fullyloadedspecimens)(partiallyloadedspecimens)图2加载装置Fig.2Testsetup(a)全
对内部RPC加载，试件轴压承载力较大，表明钢管不直接承担纵向荷载会提供更强的约束作用。同时，钢管厚度和RPC抗压强度越大，试件的承载力越高。与素RPC材料[8]相比，钢管和RPC两种材料形成的组合构件的曲线下降段较为平缓。(a)t=4.5mm(b)t=6mm(c)t=8mm(d)t=10mm图5试件的荷载-位移曲线Fig.5Theaxialload-displacementcurvesofspecimens对图5进行分析，可将钢管RPC短柱的轴压受力过程分为弹性段(OA)、弹塑性阶段(AB)和塑性阶段(BCD、BE、BF)，如图6所示。结合试验结果可知：试件在加载初期(OA)基本处于弹性工作阶段，荷载-位移曲线呈直线上升，钢管纵向应力和环向应力均较小；当外部钢管屈服时，试件进入塑性阶段(BC)，荷载曲线为非线性上升，试件刚度减小，钢管的约束作用增强，核心混凝土纵向受压能力有一定提高，试件表面逐渐有铁锈脱落。图6典型的荷载-位移曲线Fig.6Thetypicalload-displacementcurves
ψ?湮?惺芑废?应力，钢管处于轴压、环拉和径向受压的三向应力状态。仅对内部RPC加载时，RPC单独承受全部轴向压力，但钢管在加载初期的变形系数处于0.5~0.6之间，大于钢材的泊松比，从一开始便对内部RPC产生约束作用。同时，由于RPC向外挤胀，在RPC与钢管之间出现径向压力。随着荷载增大，这种约束作用变大，同时由于钢管与混凝土接触面间的摩擦力，使钢管也受到纵向压力，核心RPC处于三向受压状态，钢管主要处于环拉和径向受压状态。(a)核心混凝土(RPCcore)(b)钢管(steeltube)图8组合柱受力简图Fig.8Theforcediagramofcompositecolumns
【参考文献】：
期刊论文
[1]钢管砂轻混凝土轴压短柱力学性能研究[J]. 张向冈,邓大鹏,杨健辉,王俊波. 应用力学学报. 2019(04)
[2]圆钢管钢纤维活性粉末混凝土短柱轴压性能试验研究[J]. 戎芹,曾宇声,侯晓萌,郑文忠,菅伟. 建筑结构学报. 2019(03)
[3]配合比及养护制度对活性粉末混凝土强度影响的试验研究[J]. 王秋维,王志伟,陶毅,苏宁粉. 西安建筑科技大学学报(自然科学版). 2017(03)
[4]方钢管约束混凝土轴压短柱承载力研究[J]. 龚永智,付磊,丁发兴,余志武,李刚. 建筑结构学报. 2016(S1)
[5]活性粉末混凝土研究进展[J]. 郑文忠,吕雪源. 建筑结构学报. 2015(10)
[6]圆钢管活性粉末混凝土轴压力学性能研究[J]. 林震宇,吴炎海,沈祖炎. 建筑结构学报. 2005(04)
博士论文
[1]钢管活性粉末混凝土柱受压性能试验与理论研究[D]. 罗华.北京交通大学 2015
硕士论文
[1]钢管活性粉末混凝土柱的力学性能研究[D]. 冯建文.清华大学 2008
[2]钢管活性粉末混凝土力学性能及其极限承载力研究[D]. 杨吴生.湖南大学 2003
[3]钢管活性粉末混凝土短柱轴压受力性能试验研究[D]. 张静.福州大学 2003
本文编号：3326057
【文章来源】：应用力学学报. 2020,37(04)北大核心CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
截面加载(b)部分加载(fullyloadedspecimens)(partiallyloadedspecimens)图2加载装置Fig.2Testsetup(a)全
对内部RPC加载，试件轴压承载力较大，表明钢管不直接承担纵向荷载会提供更强的约束作用。同时，钢管厚度和RPC抗压强度越大，试件的承载力越高。与素RPC材料[8]相比，钢管和RPC两种材料形成的组合构件的曲线下降段较为平缓。(a)t=4.5mm(b)t=6mm(c)t=8mm(d)t=10mm图5试件的荷载-位移曲线Fig.5Theaxialload-displacementcurvesofspecimens对图5进行分析，可将钢管RPC短柱的轴压受力过程分为弹性段(OA)、弹塑性阶段(AB)和塑性阶段(BCD、BE、BF)，如图6所示。结合试验结果可知：试件在加载初期(OA)基本处于弹性工作阶段，荷载-位移曲线呈直线上升，钢管纵向应力和环向应力均较小；当外部钢管屈服时，试件进入塑性阶段(BC)，荷载曲线为非线性上升，试件刚度减小，钢管的约束作用增强，核心混凝土纵向受压能力有一定提高，试件表面逐渐有铁锈脱落。图6典型的荷载-位移曲线Fig.6Thetypicalload-displacementcurves
ψ?湮?惺芑废?应力，钢管处于轴压、环拉和径向受压的三向应力状态。仅对内部RPC加载时，RPC单独承受全部轴向压力，但钢管在加载初期的变形系数处于0.5~0.6之间，大于钢材的泊松比，从一开始便对内部RPC产生约束作用。同时，由于RPC向外挤胀，在RPC与钢管之间出现径向压力。随着荷载增大，这种约束作用变大，同时由于钢管与混凝土接触面间的摩擦力，使钢管也受到纵向压力，核心RPC处于三向受压状态，钢管主要处于环拉和径向受压状态。(a)核心混凝土(RPCcore)(b)钢管(steeltube)图8组合柱受力简图Fig.8Theforcediagramofcompositecolumns
【参考文献】：
期刊论文
[1]钢管砂轻混凝土轴压短柱力学性能研究[J]. 张向冈,邓大鹏,杨健辉,王俊波. 应用力学学报. 2019(04)
[2]圆钢管钢纤维活性粉末混凝土短柱轴压性能试验研究[J]. 戎芹,曾宇声,侯晓萌,郑文忠,菅伟. 建筑结构学报. 2019(03)
[3]配合比及养护制度对活性粉末混凝土强度影响的试验研究[J]. 王秋维,王志伟,陶毅,苏宁粉. 西安建筑科技大学学报(自然科学版). 2017(03)
[4]方钢管约束混凝土轴压短柱承载力研究[J]. 龚永智,付磊,丁发兴,余志武,李刚. 建筑结构学报. 2016(S1)
[5]活性粉末混凝土研究进展[J]. 郑文忠,吕雪源. 建筑结构学报. 2015(10)
[6]圆钢管活性粉末混凝土轴压力学性能研究[J]. 林震宇,吴炎海,沈祖炎. 建筑结构学报. 2005(04)
博士论文
[1]钢管活性粉末混凝土柱受压性能试验与理论研究[D]. 罗华.北京交通大学 2015
硕士论文
[1]钢管活性粉末混凝土柱的力学性能研究[D]. 冯建文.清华大学 2008
[2]钢管活性粉末混凝土力学性能及其极限承载力研究[D]. 杨吴生.湖南大学 2003
[3]钢管活性粉末混凝土短柱轴压受力性能试验研究[D]. 张静.福州大学 2003
本文编号：3326057
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