塑钢纤维轻骨料混凝土空心柱抗震性能试验研究
发布时间：2021-08-01 06:12
为研究塑钢纤维轻骨料混凝土空心柱的抗震性能,设计了6根塑钢纤维轻骨料混凝土空心柱和1根塑钢纤维轻骨料混凝土实心柱,通过拟静力试验,研究其破坏模式、滞回性能、耗能能力和受剪承载力等。试验结果表明:空心率和开孔形式对空心柱的抗震性能均有较大影响,空心率较小时,塑钢纤维轻骨料混凝土空心柱的抗震性能与实心柱相似,且延性会有小幅增长;圆孔空心柱的延性和耗能能力优于方孔空心柱的,并随着空心率的增加,二者的差异更加明显;圆孔空心柱的受剪承载力略有不足,两者差异不会因空心率的变化而改变。在此基础上,建立了塑钢纤维轻骨料混凝土空心柱的受剪承载力计算式,其计算值与试验值吻合良好。
【文章来源】：建筑结构学报. 2020,41(S2)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
试件尺寸及配筋
试验中利用电液伺服程控结构试验机进行拟静力加载,采用位移控制加载,加载装置见图2。首先由量程为1 000 kN的液压千斤顶施加恒定轴向压力,然后通过水平作动器施加低周往复荷载。试验中采用位移控制先以1 mm的倍数控制位移,当达到屈服位移Δy(以荷载-位移曲线出现明显拐点判定试件的屈服)后,再以屈服位移Δy的倍数(1Δy、1.25Δy、1.5Δy、1.75Δy、2.0Δy、2.25Δy、2.5Δy……)控制循环加载,每级控制位移循环3次,直至水平荷载下降到峰值荷载的85%,停止加载。为测量试件顶部水平位移即试件的层间相对位移,柱顶加载点处布置1#位移传感器(1#LVDT);为测量柱底塑性铰的弯曲变形,在柱底布置2#、3#LVDT;为保证位移计读数不受试件整体水平微小滑动的影响,在支座处布置4#LVDT,位移计布置如图3所示。为记录加载过程中试件塑性铰区钢筋的应变,在柱底箍筋上预埋8个应变片,纵向钢筋上预埋6个应变片,应变片布置如图3所示。
各试件破坏后的裂缝分布如图4所示。在加载初期(水平位移加载至4 mm),试件RC出现水平裂缝,裂缝发展速度较慢,随着加载的进行,出现纤维崩断的声音,裂缝斜向发展并出现竖向裂缝,破坏时裂缝主要分布在柱高400 mm以下,混凝土剥落范围较小。加载至4.5Δy时,试件RC呈剪切破坏特征,原因是当其水平荷载下降至峰值荷载的85%后,未及时结束加载。对于空心率为5%的试件CH-1、SH-1,其破坏现象与实心柱相似,加载初期(4 mm～2Δy)以水平裂缝为主,裂缝发展速度慢,加载至4.5Δy时,试件破坏,裂缝呈发散状态分布,混凝土的剥落量少。随着空心率的增加,试件裂缝的长度和宽度逐渐增加,分布高度增大,裂缝处的纤维大部分被拉断,塑性铰区的混凝土剥落现象严重。当空心率为16%时,试件CH-3、SH-3的裂缝以剪切斜裂缝为主,由弯曲引起的竖向裂缝出现较晚并且分布较少。各试件虽然呈现出不同的破坏现象,但混凝土的剥落及裂缝扩展会因塑钢纤维的作用而受到抑制,这与文献[12]中聚丙烯纤维对试件破坏现象的改善作用相似。当空心率相同时,对比两种开孔形式试件的破坏现象可以发现,圆孔空心柱试件裂缝长度呈短而密的分布,主要裂缝的分布高度和宽度均低于方孔空心柱的,混凝土的剥落现象也不明显,如图4b～4c所示。方孔空心柱试件裂缝出现时间较早,裂缝会以更快的速度从柱中下部向两端延伸,试件接近破坏时主裂缝的宽度可达2 mm以上,柱脚混凝土剥落较为严重,如图4e～4f所示。开孔形式引起破坏现象差异的原因是,在加载时试件会因方孔内壁的边角效应而使内壁应力呈不均匀分布,裂缝会自内壁边角处的薄弱界面快速发展。
【参考文献】：
期刊论文
[1]塑钢纤维轻骨料混凝土与钢筋粘结锚固试验研究[J]. 牛建刚,郝吉,孙立斌,李伯潇. 工程力学. 2017(02)
[2]钢-聚丙烯混杂纤维混凝土柱抗震性能试验研究[J]. 徐礼华,邓方茜,徐浩然,黄乐,韦翠梅. 土木工程学报. 2016(01)
[3]钢纤维掺量对轻骨料混凝土力学性能的影响[J]. 牛建刚,李京军,刘洪振,张宗星. 施工技术. 2015(15)
[4]钢-聚丙烯混杂纤维混凝土柱抗震承载力试验研究[J]. 徐礼华,黄乐,韦翠梅,徐浩然,邓方茜. 建筑结构学报. 2014(08)
[5]圆、方形空心钢管混凝土柱抗震性能试验研究[J]. 王宏伟,卢德辉,周云. 地震工程与工程振动. 2014(02)
[6]不同轴压比钢筋混凝土矩形空心墩柱抗震性能[J]. 赵彦,杜修力,韩强. 世界地震工程. 2013(04)
[7]FRP-混凝土-钢双壁空心管柱抗震性能试验[J]. 钱稼茹,刘明学. 土木工程学报. 2008(03)
[8]钢筋混凝土空心柱抗震性能的试验研究[J]. 沈聚敏,刘竹青,翁义军. 建筑结构学报. 1982(05)
本文编号：3314980
【文章来源】：建筑结构学报. 2020,41(S2)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
试件尺寸及配筋
试验中利用电液伺服程控结构试验机进行拟静力加载,采用位移控制加载,加载装置见图2。首先由量程为1 000 kN的液压千斤顶施加恒定轴向压力,然后通过水平作动器施加低周往复荷载。试验中采用位移控制先以1 mm的倍数控制位移,当达到屈服位移Δy(以荷载-位移曲线出现明显拐点判定试件的屈服)后,再以屈服位移Δy的倍数(1Δy、1.25Δy、1.5Δy、1.75Δy、2.0Δy、2.25Δy、2.5Δy……)控制循环加载,每级控制位移循环3次,直至水平荷载下降到峰值荷载的85%,停止加载。为测量试件顶部水平位移即试件的层间相对位移,柱顶加载点处布置1#位移传感器(1#LVDT);为测量柱底塑性铰的弯曲变形,在柱底布置2#、3#LVDT;为保证位移计读数不受试件整体水平微小滑动的影响,在支座处布置4#LVDT,位移计布置如图3所示。为记录加载过程中试件塑性铰区钢筋的应变,在柱底箍筋上预埋8个应变片,纵向钢筋上预埋6个应变片,应变片布置如图3所示。
各试件破坏后的裂缝分布如图4所示。在加载初期(水平位移加载至4 mm),试件RC出现水平裂缝,裂缝发展速度较慢,随着加载的进行,出现纤维崩断的声音,裂缝斜向发展并出现竖向裂缝,破坏时裂缝主要分布在柱高400 mm以下,混凝土剥落范围较小。加载至4.5Δy时,试件RC呈剪切破坏特征,原因是当其水平荷载下降至峰值荷载的85%后,未及时结束加载。对于空心率为5%的试件CH-1、SH-1,其破坏现象与实心柱相似,加载初期(4 mm～2Δy)以水平裂缝为主,裂缝发展速度慢,加载至4.5Δy时,试件破坏,裂缝呈发散状态分布,混凝土的剥落量少。随着空心率的增加,试件裂缝的长度和宽度逐渐增加,分布高度增大,裂缝处的纤维大部分被拉断,塑性铰区的混凝土剥落现象严重。当空心率为16%时,试件CH-3、SH-3的裂缝以剪切斜裂缝为主,由弯曲引起的竖向裂缝出现较晚并且分布较少。各试件虽然呈现出不同的破坏现象,但混凝土的剥落及裂缝扩展会因塑钢纤维的作用而受到抑制,这与文献[12]中聚丙烯纤维对试件破坏现象的改善作用相似。当空心率相同时,对比两种开孔形式试件的破坏现象可以发现,圆孔空心柱试件裂缝长度呈短而密的分布,主要裂缝的分布高度和宽度均低于方孔空心柱的,混凝土的剥落现象也不明显,如图4b～4c所示。方孔空心柱试件裂缝出现时间较早,裂缝会以更快的速度从柱中下部向两端延伸,试件接近破坏时主裂缝的宽度可达2 mm以上,柱脚混凝土剥落较为严重,如图4e～4f所示。开孔形式引起破坏现象差异的原因是,在加载时试件会因方孔内壁的边角效应而使内壁应力呈不均匀分布,裂缝会自内壁边角处的薄弱界面快速发展。
【参考文献】：
期刊论文
[1]塑钢纤维轻骨料混凝土与钢筋粘结锚固试验研究[J]. 牛建刚,郝吉,孙立斌,李伯潇. 工程力学. 2017(02)
[2]钢-聚丙烯混杂纤维混凝土柱抗震性能试验研究[J]. 徐礼华,邓方茜,徐浩然,黄乐,韦翠梅. 土木工程学报. 2016(01)
[3]钢纤维掺量对轻骨料混凝土力学性能的影响[J]. 牛建刚,李京军,刘洪振,张宗星. 施工技术. 2015(15)
[4]钢-聚丙烯混杂纤维混凝土柱抗震承载力试验研究[J]. 徐礼华,黄乐,韦翠梅,徐浩然,邓方茜. 建筑结构学报. 2014(08)
[5]圆、方形空心钢管混凝土柱抗震性能试验研究[J]. 王宏伟,卢德辉,周云. 地震工程与工程振动. 2014(02)
[6]不同轴压比钢筋混凝土矩形空心墩柱抗震性能[J]. 赵彦,杜修力,韩强. 世界地震工程. 2013(04)
[7]FRP-混凝土-钢双壁空心管柱抗震性能试验[J]. 钱稼茹,刘明学. 土木工程学报. 2008(03)
[8]钢筋混凝土空心柱抗震性能的试验研究[J]. 沈聚敏,刘竹青,翁义军. 建筑结构学报. 1982(05)
本文编号：3314980
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