PVC-FRP管混凝土柱-钢筋混凝土梁节点连接方式研究

发布时间：2020-07-10 09:08

【摘要】：PVC-FRP管混凝土作为一种新型组合结构,具有轻质高强、延性及耐久性好、整体性高、便于施工等优点。目前,PVC-FRP管混凝土结构的研究主要集中在构件层次上,关于PVC-FRP管混凝土柱-钢筋混凝土梁节点的研究则极为少见。因此,本文对PVC-FRP管混凝土柱-钢筋混凝土梁节点连接方式进行试验研究与理论分析。主要研究内容包括以下几方面:对节点形式Ⅰ、节点形式Ⅱ及节点形式Ⅲ核心区开展轴压性能试验研究。对于节点形式Ⅰ核心区,主要分析试件高度、环梁宽度及环梁配筋率对试件的破坏形态、承载力、变形、裂缝及等效应力-应变关系的影响。对于节点形式Ⅱ核心区,主要分析试件高度、试件直径及钢筋网片配筋率对试件的破坏形态、承载力、变形、裂缝及等效应力-应变关系的影响。对于节点形式Ⅲ核心区,主要分析试件高度、环形箍筋配箍率及芯钢管含钢率对试件的破坏形态、承载力、变形、裂缝及等效应力-应变关系的影响。结果表明,在轴压荷载的作用下,节点形式Ⅰ和节点形式Ⅱ核心区的破坏形态均为混凝土压溃破坏。节点形式Ⅰ和节点形式Ⅱ核心区破坏时,试件表面钢垫板明显下沉,试件上下表面均存在许多径向裂缝,试件侧面裂缝的分布形态有所不同。对于高度为180mm的节点形式Ⅰ、节点形式Ⅱ核心区,破坏时,试件侧面均存在很多贯通的竖向裂缝及少量横向短裂缝;对于高度为240mm的节点形式Ⅰ和节点形式Ⅱ核心区,破坏时,试件侧面均出现很多贯通的竖向裂缝及不贯通的横向短裂缝;对于高度为300mm的节点形式Ⅰ核心区,破坏时,试件侧面有较多贯通的竖向裂缝、较多横向短裂缝及一条贯通试件侧面的横向长裂缝。对于高度为300mm的节点形式Ⅱ核心区,破坏时,试件侧面有较多贯通的竖向裂缝、较多横向短裂缝及两条贯通试件侧面的横向长裂缝。节点形式Ⅲ核心区中,除编号为C1的试件发生柱上端部压溃破坏外,其他试件均发生柱中部或中部偏上处压溃破坏。节点形式Ⅲ核心区破坏时,试件中部混凝土向外鼓胀,所有试件侧面均出现大量上下贯通的竖向裂缝及与竖向裂缝交错的横向短裂缝。对于节点形式Ⅰ核心区,随着高度的增大,试件屈服越快、极限承载力及变形能力逐渐降低,钢筋和混凝土应变增长速度加快,试件的峰值应力和对应的峰值应变逐渐减小。随着环梁宽度和环梁配筋率的增大,试件屈服越慢、极限承载力及变形能力逐渐提高,钢筋和混凝土应变增长速度减缓,试件的峰值应力和对应的峰值应变逐渐增大。对于节点形式Ⅱ核心区,随着高度的增大,试件屈服越快、极限承载力及变形能力逐渐降低,钢筋和混凝土应变增长速度加快,试件的峰值应力和对应的峰值应变逐渐减小。随着直径和钢筋网片体积配筋率的增大,试件屈服越慢、极限承载力及变形能力逐渐提高,钢筋和混凝土应变增长速度减缓,试件的峰值应力和对应的峰值应变逐渐增大。对于节点形式Ⅲ核心区,随着试件高度的增大、环形箍筋配箍率及芯钢管含钢率的减小,试件屈服越快、极限承载力及变形能力逐渐降低,钢筋、芯钢管及混凝土应变增长速度加快,试件的峰值应力和对应的峰值应变逐渐减小。在局压理论的基础上,根据约束混凝土理论和多重约束叠加原理,引入节点高度影响系数?_h,推导出与试验结果吻合较好的节点形式Ⅰ和节点形式Ⅱ核心区轴压极限承载力计算公式。在约束混凝土理论的基础上,根据极限平衡法及多重约束叠加原理,引入综合系数η_d,推导出与试验结果吻合较好的节点形式Ⅲ核心区轴压极限承载力计算公式。以Mander模型为基础,结合节点核心区受力特点,提出节点核心区峰值应力f_c'_c、峰值应变修正参数η及曲线形状参数r的计算公式,从而建立与试验结果吻合较好的节点形式Ⅰ、节点形式Ⅱ及节点形式Ⅲ核心区等效应力-应变关系模型。在此基础上,推导出与试验结果吻合较好的节点形式Ⅰ、节点形式Ⅱ及节点形式Ⅲ核心区开裂荷载计算公式。利用有限元分析软件ABAQUS,建立节点形式Ⅰ、节点形式Ⅱ及节点形式Ⅲ核心区轴压有限元分析模型。将有限元计算结果与试验结果进行比较,验证有限元模型的正确性。在此基础上,利用模型分析轴压荷载作用下节点核心区的受力性能,揭示节点核心区的工作机理。
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU398.9
【图文】：

拉伸试样,钢管,破坏形态

钢管拉伸试样

拉伸试样,破坏形态,钢管

拉伸试样破坏形态

破坏形态,钢管,钢管壁厚,实测值

（a）钢管壁厚 4mm （b）钢管壁厚 6mm （c）钢管壁厚图 2-6 钢管破坏形态表 2-5 钢管力学性能管厚屈服强度（MPa）抗拉强度（MPa）弹性模量（105MPa）泊松比实测值平均值实测值平均值

【参考文献】