RUHPC及其复合构件承载性能分析
发布时间：2021-10-11 08:05
超高性能混凝土（Ultra-High Performance Concrete,UHPC）作为高性能工程结构材料,以其优异的力学性能和耐久性能,正在国内外高性能土木工程基础设施结构与建筑结构中得到逐步推广应用。随着近年来国内UHPC工程应用的不断扩展,UHPC在轴压、偏压等构件应用逐渐增多。目前配筋超高性能混凝土（RUHPC）及其高性能复合构件性能研究成为新型结构及新材料结构的重要研究方向。本文基于现行规范,综合考虑UHPC材料特性,对RUHPC构件轴压、偏压、受弯性能以及RUHPC-NC复合构件轴压受力性能进行理论分析,建立其承载力计算公式,并进行了试验验证。在此基础上,基于ABAQUS有限元软件,分析了不同参数对RUHPC-NC复合柱轴压承载性能的影响。主要研究内容如下:1.通过大量分析总结RUHPC轴心受压构件试验数据,研究提出RUHPC构件轴压承载力计算式基于可靠度的调整系数应取1.0,可靠度指标满足β大于等于4.2。研究提出适用于UHPC受弯和弯压构件承载能力计算分析的正截面简化应力图形系数,对偏压、受弯构件受力进行了理论分析,建立了承载力计算表达式,并获得了文献试验验证,确...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：111 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
配有螺旋箍筋的UHPC柱
第2章RUHPC构件承载力简化计算方法研究-31-根据数据统计，UHPC峰值压应变Uc0ε取0.0013~0.0018，极限压应变UcUε取0.0035~0.0042[100]。UHPC受拉应力-应变关系简化为：UUtUtUt0UtUtUt0UtUtuE0fεεεσεεε<≤=<≤(2-27)根据数据统计，UHPC峰值拉应变Ut0ε取0.001[100]。（3）截面内力平衡根据平截面假定，可以求出截面处各点应变值，再根据UHPC与钢筋的应力-应变曲线可求得相应的内力，内力满足力的大小及力矩平衡。（4）考虑UHPC受拉区对承载力的贡献因UHPC内钢纤维的存在，使得UHPC具有较高的抗拉强度，且开裂后仍可承受拉应力作用，这一作用对于构件受弯承载力的贡献不可忽略。2.矩形截面或翼缘位于受拉边的倒T形截面对于此类截面，中和轴位于矩形截面或腹板上，如图2-7所示图2-7矩形截面RUHPC构件正截面受弯内力图()()()tUu1Uc0ys0sp0pyp0pUtt22xxMαfbxhfAhaσfAhaσbxa=+′′′′′′′(2-28)式中：MUu为RUHPC构件的正截面受弯承载力设计值；b为矩形截面的宽度，或倒T形截面的腹板宽度；x为UHPC受压区高度，按式（2-29）计算。()1UcysysUttp0pyppypαfbx=fAf′A′+σbx+σ′f′A′+fA(2-29)UHPC受压区高度x还应符合下列条件：b0x≤ξh(2-30)sx≥2a′(2-31)3.翼缘位于受压区的T形或工字形截面对于此类截面，受压区高度x小于翼缘高度时，如图2-8（a）所示
哈尔滨工业大学硕士论文-32-（a）当fx≤h′时（b）当fx>h′时图2-8工字形截面RUHPC受弯构件正截面受弯承载力计算简图当符合下列条件时：()()fyspypUtUtff1Ucffysp0pyp1hfAfAσbhσbbhαfbhfAσfAβ′+++≤′′+′′′′′(2-32)其中，fh′为截面受压区翼缘高度；fb′为截面受压区翼缘计算宽度，按现行规范[72]相关规定取值。受压区应取宽度为fb′的矩形截面，需满足：()1UcfUtftysysp0pyppypαfb′xσb′x=fAf′A′+σ′f′A′+fA(2-33)当不满足式（2-33）要求时，应考虑截面腹板的受压作用，如图2-8（b）所示，受弯承载力应按以下公式计算：()()()()()fUu1Uc01Ucff0ys0stfp0pyp0pUttUtff2222xhMfbxhfbbhhfAhaxhfAhabxabbbhaαασσσ′=+′′+′′′′′′′(2-34)UHPC受压区高度x应按以下公式计算：()()()1Ucffysysp0pyppypUttUtffαfbx+b′bh′=fAf′A′+σ′f′A′+fA+σbx+σbbh(2-35)超高性能混凝土受压区高度还应符合式（2-30）（2-31）的要求。2.3.2受压区UHPC简化应力图形系数设正截面受压区高度为n0x=ξh，根据截面中和轴位置的不同，分两种情况考虑：1.截面中和轴在截面高度内根据公式（2-27）所示的UHPC压应力-应变关系，可以得到承载力极限状态下UHPC构件正截面受压区的计算简图，如下图所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]箍筋约束超高性能混凝土柱受压性能研究进展[J]. 邓宗才,姚军锁. 建筑科学与工程学报. 2020(01)
[2]配筋超高性能混凝土梁受弯性能及承载力研究[J]. 梁兴文,汪萍,徐明雪,王照耀,于婧,李林. 工程力学. 2019(05)
[3]高应变强化超高性能混凝土T形梁抗弯承载力[J]. 刘超,黄钰豪,马汝杰,王俊颜,刘国平. 同济大学学报(自然科学版). 2018(06)
[4]超高性能混凝土柱偏心受压性能试验研究[J]. 马恺泽,马煜东,刘伯权. 工程科学与技术. 2018(03)
[5]配筋超高性能混凝土用作免拆模板对短柱力学性能影响的实验研究[J]. 杨医博,杨凯越,吴志浩,林少群,丘广宏,燕哲,彭章锋,林燕姿,郭文瑛,王恒昌. 材料导报. 2017(23)
[6]活性粉末混凝土偏压构件受力性能试验研究[J]. 施成华,马辉,龙广成,雷明锋,龙敏. 现代隧道技术. 2017(05)
[7]跨海大桥U-RC组合桥墩设计[J]. 林上顺,黄卿维,陈宝春,陈扬弘. 交通运输工程学报. 2017(04)
[8]RPC预制管混凝土组合柱组合效应试验研究[J]. 单波,刘志,肖岩,胡源. 湖南大学学报(自然科学版). 2017(03)
[9]配有钢纤维RPC免拆柱模的钢筋混凝土短柱轴压力学性能[J]. 王钧,王志彬,李论. 建筑科学与工程学报. 2016(02)
[10]活性粉末混凝土柱轴心受压试验研究[J]. 唐昌辉,刘冬明. 中国科技论文. 2016(01)
博士论文
[1]HRB500钢筋预应力超高性能混凝土梁受力性能研究[D]. 徐海宾.北京工业大学 2015
[2]活性粉末混凝土梁受力性能及设计方法研究[D]. 李莉.哈尔滨工业大学 2010
[3]500MPa级钢筋混凝土受压构件受力性能研究[D]. 毛达岭.郑州大学 2008
硕士论文
[1]离心预制混凝土柱（CPCC）界面行为及轴压试验研究[D]. MAKARA SOY.哈尔滨工业大学 2019
[2]离心预制复合柱（CPCC）偏心受压性能试验研究[D]. ALAMGIR KHAN.哈尔滨工业大学 2019
[3]超高性能混凝土结构抗弯性能试验研究[D]. 王成志.西南交通大学 2017
[4]UHPC梁受弯性能研究[D]. 傅元方.福州大学 2016
[5]RPC预制管混凝土组合柱抗震性能试验研究[D]. 刘志.湖南大学 2016
[6]RPC混凝土轴心受压柱试验研究及可靠度分析[D]. 刘冬明.湖南大学 2015
[7]活性粉末混凝土预制管混凝土组合柱轴心抗压性能研究[D]. 胡源.湖南大学 2015
[8]超高性能混凝土组合梁弯剪性能试验研究[D]. 林阳.哈尔滨工业大学 2014
[9]活性粉末混凝土加固RC柱轴压性能试验研究[D]. 陶剑剑.湖南大学 2013
[10]海洋环境因素对沿海公路桥梁的影响及防治对策的研究[D]. 徐淑颂.长安大学 2013
本文编号：3430121
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：111 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
配有螺旋箍筋的UHPC柱
第2章RUHPC构件承载力简化计算方法研究-31-根据数据统计，UHPC峰值压应变Uc0ε取0.0013~0.0018，极限压应变UcUε取0.0035~0.0042[100]。UHPC受拉应力-应变关系简化为：UUtUtUt0UtUtUt0UtUtuE0fεεεσεεε<≤=<≤(2-27)根据数据统计，UHPC峰值拉应变Ut0ε取0.001[100]。（3）截面内力平衡根据平截面假定，可以求出截面处各点应变值，再根据UHPC与钢筋的应力-应变曲线可求得相应的内力，内力满足力的大小及力矩平衡。（4）考虑UHPC受拉区对承载力的贡献因UHPC内钢纤维的存在，使得UHPC具有较高的抗拉强度，且开裂后仍可承受拉应力作用，这一作用对于构件受弯承载力的贡献不可忽略。2.矩形截面或翼缘位于受拉边的倒T形截面对于此类截面，中和轴位于矩形截面或腹板上，如图2-7所示图2-7矩形截面RUHPC构件正截面受弯内力图()()()tUu1Uc0ys0sp0pyp0pUtt22xxMαfbxhfAhaσfAhaσbxa=+′′′′′′′(2-28)式中：MUu为RUHPC构件的正截面受弯承载力设计值；b为矩形截面的宽度，或倒T形截面的腹板宽度；x为UHPC受压区高度，按式（2-29）计算。()1UcysysUttp0pyppypαfbx=fAf′A′+σbx+σ′f′A′+fA(2-29)UHPC受压区高度x还应符合下列条件：b0x≤ξh(2-30)sx≥2a′(2-31)3.翼缘位于受压区的T形或工字形截面对于此类截面，受压区高度x小于翼缘高度时，如图2-8（a）所示
哈尔滨工业大学硕士论文-32-（a）当fx≤h′时（b）当fx>h′时图2-8工字形截面RUHPC受弯构件正截面受弯承载力计算简图当符合下列条件时：()()fyspypUtUtff1Ucffysp0pyp1hfAfAσbhσbbhαfbhfAσfAβ′+++≤′′+′′′′′(2-32)其中，fh′为截面受压区翼缘高度；fb′为截面受压区翼缘计算宽度，按现行规范[72]相关规定取值。受压区应取宽度为fb′的矩形截面，需满足：()1UcfUtftysysp0pyppypαfb′xσb′x=fAf′A′+σ′f′A′+fA(2-33)当不满足式（2-33）要求时，应考虑截面腹板的受压作用，如图2-8（b）所示，受弯承载力应按以下公式计算：()()()()()fUu1Uc01Ucff0ys0stfp0pyp0pUttUtff2222xhMfbxhfbbhhfAhaxhfAhabxabbbhaαασσσ′=+′′+′′′′′′′(2-34)UHPC受压区高度x应按以下公式计算：()()()1Ucffysysp0pyppypUttUtffαfbx+b′bh′=fAf′A′+σ′f′A′+fA+σbx+σbbh(2-35)超高性能混凝土受压区高度还应符合式（2-30）（2-31）的要求。2.3.2受压区UHPC简化应力图形系数设正截面受压区高度为n0x=ξh，根据截面中和轴位置的不同，分两种情况考虑：1.截面中和轴在截面高度内根据公式（2-27）所示的UHPC压应力-应变关系，可以得到承载力极限状态下UHPC构件正截面受压区的计算简图，如下图所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]箍筋约束超高性能混凝土柱受压性能研究进展[J]. 邓宗才,姚军锁. 建筑科学与工程学报. 2020(01)
[2]配筋超高性能混凝土梁受弯性能及承载力研究[J]. 梁兴文,汪萍,徐明雪,王照耀,于婧,李林. 工程力学. 2019(05)
[3]高应变强化超高性能混凝土T形梁抗弯承载力[J]. 刘超,黄钰豪,马汝杰,王俊颜,刘国平. 同济大学学报(自然科学版). 2018(06)
[4]超高性能混凝土柱偏心受压性能试验研究[J]. 马恺泽,马煜东,刘伯权. 工程科学与技术. 2018(03)
[5]配筋超高性能混凝土用作免拆模板对短柱力学性能影响的实验研究[J]. 杨医博,杨凯越,吴志浩,林少群,丘广宏,燕哲,彭章锋,林燕姿,郭文瑛,王恒昌. 材料导报. 2017(23)
[6]活性粉末混凝土偏压构件受力性能试验研究[J]. 施成华,马辉,龙广成,雷明锋,龙敏. 现代隧道技术. 2017(05)
[7]跨海大桥U-RC组合桥墩设计[J]. 林上顺,黄卿维,陈宝春,陈扬弘. 交通运输工程学报. 2017(04)
[8]RPC预制管混凝土组合柱组合效应试验研究[J]. 单波,刘志,肖岩,胡源. 湖南大学学报(自然科学版). 2017(03)
[9]配有钢纤维RPC免拆柱模的钢筋混凝土短柱轴压力学性能[J]. 王钧,王志彬,李论. 建筑科学与工程学报. 2016(02)
[10]活性粉末混凝土柱轴心受压试验研究[J]. 唐昌辉,刘冬明. 中国科技论文. 2016(01)
博士论文
[1]HRB500钢筋预应力超高性能混凝土梁受力性能研究[D]. 徐海宾.北京工业大学 2015
[2]活性粉末混凝土梁受力性能及设计方法研究[D]. 李莉.哈尔滨工业大学 2010
[3]500MPa级钢筋混凝土受压构件受力性能研究[D]. 毛达岭.郑州大学 2008
硕士论文
[1]离心预制混凝土柱（CPCC）界面行为及轴压试验研究[D]. MAKARA SOY.哈尔滨工业大学 2019
[2]离心预制复合柱（CPCC）偏心受压性能试验研究[D]. ALAMGIR KHAN.哈尔滨工业大学 2019
[3]超高性能混凝土结构抗弯性能试验研究[D]. 王成志.西南交通大学 2017
[4]UHPC梁受弯性能研究[D]. 傅元方.福州大学 2016
[5]RPC预制管混凝土组合柱抗震性能试验研究[D]. 刘志.湖南大学 2016
[6]RPC混凝土轴心受压柱试验研究及可靠度分析[D]. 刘冬明.湖南大学 2015
[7]活性粉末混凝土预制管混凝土组合柱轴心抗压性能研究[D]. 胡源.湖南大学 2015
[8]超高性能混凝土组合梁弯剪性能试验研究[D]. 林阳.哈尔滨工业大学 2014
[9]活性粉末混凝土加固RC柱轴压性能试验研究[D]. 陶剑剑.湖南大学 2013
[10]海洋环境因素对沿海公路桥梁的影响及防治对策的研究[D]. 徐淑颂.长安大学 2013
本文编号：3430121
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