RPC框架梁柱节点抗震受剪承载力计算方法研究

发布时间：2020-10-27 18:48

　　 我国盐湖地区工程、海洋工程、化学化工基础设施同时面临耐久性和地震安全的双重挑战。活性粉末混凝土(RPC)是一种新型水泥基复合材料,具有高强、高韧和高耐久性的特点。由于RPC不含粗骨料,节点核心区斜裂缝两侧骨料的咬合作用相对较弱;一定限度内的轴力对节点核心区斜裂缝的开展起到抑制作用,能够增强普通混凝土框架梁柱节点核心区斜裂缝两侧粗骨料间的咬合,提高节点核心区的抗震受剪承载力,但对RPC框架梁柱节点抗震受剪承载力的影响明显弱化;RPC开裂后,桥接在斜裂缝间的纤维不但对节点核心区受剪承载力有直接贡献,而且桥接在斜裂缝间的纤维可减小斜裂缝间受压RPC的计算长度,对节点核心区受剪承载力有间接贡献;与普通混凝土相比,RPC具有更高的抗拉强度和更大的开裂应变,RPC框架梁柱节点的开裂荷载应该也不同于普通混凝土节点的开裂荷载。因此,开展RPC框架梁柱节点核心区抗震受剪承载力研究具有重要的理论意义和实用价值。本文开展了12个RPC框架梁柱边节点和12个中节点的拟静力试验。通过对试验现象深入观察、对受力机理深度剖析、对参数影响合理考虑,取得如下成果:(1)发现活性粉末混凝土框架梁柱节点在发生受剪破坏时基本没有表面剥落,而普通混凝土框架梁柱节点在发生受剪破坏时有大面积表面剥落。活性粉末混凝土框架梁柱节点斜裂缝两侧的开裂面不像普通混凝土梁柱节点斜裂缝两侧的开裂面有明显凹凸。(2)在竖向荷载和水平荷载共同作用下,节点相关的梁端和柱端的受压区在节点核心区对角位置形成一组同轴且方向相反的合力,这组合力由核心区内一定尺寸的受压短柱承担,该受压短柱即为斜压杆。节点核心区受剪破坏的本质是斜压杆受压破坏。箍筋的作用从本质上讲是为斜压杆提供有效约束。活性粉末混凝土中的钢纤维通过其在斜裂缝间的桥接作用有效减小斜裂缝间受压RPC的计算长度。(3)节点核心区不同位置的箍筋发挥的作用不同。节点核心区开裂后,箍筋拉应变沿节点竖向高度中部大,上、下小。基于试验结果提出了箍筋拉应变沿节点竖向高度分布的数学表达,实现了对节点核心区箍筋拉应变分布的认识由定性到定量的突破。(4)基于试验结果,通过节点核心区脱离体力的平衡方程,建立了这类节点核心区抗震受剪承载力计算公式。由于活性粉末混凝土框架节点核心区斜裂缝两侧开裂面基本没有凹凸,没有考虑轴力对斜裂缝两侧凹凸咬合的影响;将成果(3)中箍筋拉应变沿节点竖向高度的数学表达引入该式,较合理地考虑了箍筋的位置对节点核心区抗震受剪承载力的影响;通过拟合纤维拉应力的水平分量考虑了桥接于斜裂缝间的钢纤维对受剪承载力的直接贡献。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU398.9;TU352.11
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 框架梁柱节点抗震受剪承载力研究现状
        1.2.1 框架梁柱节点抗震受剪承载力主要影响因素
        1.2.2 框架梁柱节点抗震受剪承载力计算
    1.3 活性粉末混凝土材料及结构研究现状
        1.3.1 活性粉末混凝土材料制备及性能
        1.3.2 活性粉末混凝土结构构件性能与设计
        1.3.3 活性粉末混凝土工程应用
    1.4 存在的问题
    1.5 本文研究内容
第2章 RPC框架梁柱节点试验设计
    2.1 引言
    2.2 RPC材料性能
        2.2.1 RPC配合比
        2.2.2 RPC施工工艺
        2.2.3 RPC抗压强度
    2.3 钢筋性能
    2.4 RPC框架梁柱节点试件设计
        2.4.1 RPC框架梁柱边节点设计
        2.4.2 RPC框架梁柱中节点设计
    2.5 本章小结
第3章 RPC框架梁柱边节点试验与分析
    3.1 引言
    3.2 试验方案
        3.2.1 试验装置和加载方案
        3.2.2 量测内容及方法
    3.3 试验现象与分析
        3.3.1 试验现象
        3.3.2 RPC框架梁柱边节点破坏特征
    3.4 试验结果分析
        3.4.1 荷载-变形滞回曲线
        3.4.2 荷载-位移骨架曲线
        3.4.3 强度退化
        3.4.4 刚度退化
        3.4.5 延性性能
        3.4.6 耗能能力
        3.4.7 钢筋应变
    3.5 本章小结
第4章 RPC框架梁柱中节点试验与分析
    4.1 引言
    4.2 试验方案
        4.2.1 试验装置和加载方案
        4.2.2 量测内容及方法
    4.3 试验现象分析
        4.3.1 试验现象
        4.3.2 RPC框架梁柱中节点破坏特征
    4.4 试验结果分析
        4.4.1 荷载-变形滞回曲线
        4.4.2 荷载-位移骨架曲线
        4.4.3 强度退化
        4.4.4 刚度退化
        4.4.5 延性性能
        4.4.6 耗能能力
        4.4.7 核心区箍筋应变
    4.5 节点核心区箍筋应变分布规律及计算
    4.6 与普通混凝土和高强混凝土框架梁柱节点的比较
        4.6.1 试验结果收集与统计
        4.6.2 破坏过程及特征比较
        4.6.3 节点剪切变形性能比较
        4.6.4 框架梁柱节点受剪承载力比较
    4.7 本章小结
第5章 RPC框架梁柱节点抗震受剪承载力计算方法
    5.1 引言
    5.2 节点受力分析及水平剪力计算
        5.2.1 节点域受力分析
        5.2.2 总水平剪力计算
    5.3 RPC框架梁柱节点抗震受剪承载力计算
        5.3.1 RPC框架梁柱节点核心区剪力传递机理分析
        5.3.2 受剪承载力各部分组成
    5.4 框架梁柱节点受剪承载力计算方法对比
    5.5 RPC框架梁柱节点核心区开裂剪力计算
        5.5.1 节点开裂荷载主要影响因素
        5.5.2 节点核心区开裂剪力计算公式
        5.5.3 节点核心区开裂剪力计算值与试验值的比较
    5.6 节点截面尺寸控制条件
    5.7 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的学术论文
致谢
个人简历

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 金凌志;周家亮;李月霞;曹霞;付强;;高强钢筋活性粉末混凝土梁受剪性能试验研究[J];建筑结构学报;2015年S2期

2 朱鹏;李宗阳;屈文俊;毛文婷;;掺稻壳灰活性粉末混凝土配合比试验[J];建筑科学与工程学报;2015年06期

3 鞠彦忠;李春雨;王德弘;;活性粉末混凝土(RPC)梁柱节点抗震性能非线性有限元分析[J];应用基础与工程科学学报;2015年05期

4 王德弘;鞠彦忠;郑文忠;;活性粉末混凝土柱恢复力模型试验研究[J];中南大学学报(自然科学版);2015年09期

5 苏骏;李威;张晋;;UHTCC局部增强框架节点抗震性能试验[J];华中科技大学学报(自然科学版);2015年09期

6 苏骏;李威;左国望;;UHTCC局部增强框架节点抗剪承载力计算方法[J];土木工程学报;2015年S1期

7 史庆轩;王南;昝帅;田建勃;郭智峰;;高强箍筋高强混凝土梁柱节点抗震性能试验研究[J];工程力学;2015年05期

8 邓宗才;陈春生;陈兴伟;;混杂纤维活性粉末混凝土梁抗剪性能试验研究[J];土木工程学报;2015年05期

9 金凌志;何培;祁凯能;孙凌云;;高强钢筋活性粉未混凝土简支梁斜裂缝宽度试验研究[J];武汉大学学报(工学版);2014年05期

10 傅剑平;杨红;黄强;薛峰;;强震作用下配置高强度钢筋的混凝土框架结构非线性动力反应[J];建筑结构学报;2014年08期

相关博士学位论文 前4条

1 史科;钢筋钢纤维高强混凝土梁柱节点抗震性能及计算方法[D];郑州大学;2016年

2 王南;高强箍筋约束混凝土柱及节点受力性能与抗震设计研究[D];西安建筑科技大学;2015年

3 李威;圆钢管混凝土柱—钢梁外环板式框架节点抗震性能研究[D];清华大学;2011年

4 张明波;基于承载力控制的预应力RPC梁设计理论研究[D];北京交通大学;2009年

相关硕士学位论文 前10条

1 武海轮;超细石灰石粉在活性粉末混凝土中的应用研究[D];重庆大学;2016年

2 张浦;基于软化桁架理论的RPC梁斜截面抗剪承载能力研究[D];北京交通大学;2011年

3 吴捧捧;自密实钢管RPC柱基本力学性能研究[D];北京交通大学;2010年

4 石秋君;碎石活性粉末混凝土抗压力学性能试验研究[D];北京交通大学;2010年

5 陈诚;钢筋混凝土框架边节点抗震性能试验研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

6 张申;钢筋混凝土开裂面剪力传递性能研究[D];大连理工大学;2009年

7 武秀莹;配置500级纵筋的框架中间层中节点抗震性能试验及设计方法研究[D];重庆大学;2008年

8 葛宏亮;配置HRB500钢筋框架中间层中节点抗震性能试验研究[D];重庆大学;2007年

9 杨志慧;不同钢纤维掺量活性粉末混凝土的抗拉力学特性研究[D];北京交通大学;2006年

10 宋焱;级配纤维超高性能混凝土抗拉性能研究[D];湖南大学;2006年

本文编号：2858911