离心预制混凝土柱（CPCC）界面行为及轴压试验研究

发布时间：2020-05-06 06:57

【摘要】：离心预制混凝土柱(CPCC)是一种新型的组合结构。CPCC在工厂预制,运至施工现场,可减轻空心预制段的起重重量,减少模板,缩短施工周期,避免钢筋工程,简化安装过程。混凝土灌入空心截面后,构成柱的材料不是单一的材料。两种不同类别的混凝土的接触面形成了一个复合结构。空心预制柱和现浇混凝土在受压过程中,在两种材料的界面处发生粘结剪切破坏时,其轴向应力和变形会产生差异。本研究主要分为界面剪切试验和轴压试验两部分,主要针对CPCC柱在顶出试验下的界面粘结破坏进行研究,以探究粘结滑移关系及破坏机理、CPCC柱在轴压作用下的行为,结合有限元分析,对其破坏机理进行分类,并探讨影响柱力学性能的参数。本研究的主要内容如下:1)为了评价CPCC柱的界面剪切性能,在4个方形试件上进行了横向拉结筋配筋率的作用下的顶出试验。分析了该参数对失效模式、荷载滑移关系和峰值荷载的影响。试验结果表明,与无横向拉结筋的试件相比,有横向拉结筋的试件没有显著提高粘结应力。在不同横向拉结筋间距的条件下,CPCC试件均发生劈裂破坏。因此,应通过调整柱的内空心直径来增加外预制构件的厚度,以防止劈裂破坏。2)对3根CPCC短柱进行试验,研究其在轴压作用下的受力性能。主要参数是横拉筋比的影响。分析了极限载荷和破坏模式的影响参数。结果表明,体积横拉筋率由0%提高到0.68%,极限载荷提高13%以上。与试验结果相比,所有设计规范均低估了CPCC柱峰值荷载的影响。模型计算结果与实验结果吻合较好。3)利用商用软件ABAQUS,建立了CPCC柱在轴压作用下的有限元模型。有限元计算结果与实验结果吻合较好。有限元分析结果表明,应力传递和裂纹扩展行为与实际试验结果基本一致。此外,还可以准确预测CPCC柱的极限承载力、荷载-位移关系、承载力下降段的趋势和整体性能。4)采用ABAQUS进行参数化研究,研究混凝土厚度、强度对CPCC柱轴压承载力的影响。结果表明,随着外预制柱厚度的增加,CPCC柱的轴压承载力明显增大。外部预制混凝土的强度对减小外管厚度起着重要作用。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU398.9

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