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圆钢管活性粉末混凝土柱静动力性能与设计方法结题摘要

2022/07/16171 作者:佚名
导读:活性粉末混凝土(RPC)可与钢管共同工作形成新型组合结构,在超高层建筑中推广钢管RPC是绿色建筑的重要发展方向,但关于圆钢管RPC柱静动力性能和设计方法的研究尚需完善。针对此问题,本项目完成了7根圆钢管RPC短柱的单调轴压力学性能试验和6根圆钢管RPC短柱循环轴压荷载作用下试验,分析了套箍系数、径厚比等参数对轴压试件荷载-应变曲线和破坏特征的影响规律;利用ABAQUS有限元软件,建立了圆钢管RPC

活性粉末混凝土(RPC)可与钢管共同工作形成新型组合结构,在超高层建筑中推广钢管RPC是绿色建筑的重要发展方向,但关于圆钢管RPC柱静动力性能和设计方法的研究尚需完善。针对此问题,本项目完成了7根圆钢管RPC短柱的单调轴压力学性能试验和6根圆钢管RPC短柱循环轴压荷载作用下试验,分析了套箍系数、径厚比等参数对轴压试件荷载-应变曲线和破坏特征的影响规律;利用ABAQUS有限元软件,建立了圆钢管RPC柱有限元计算模型,揭示了套箍系数、核心RPC轴心抗压强度和钢材屈服强度等对钢管RPC柱力学性能的影响规律,提出了钢管RPC短柱轴压承载力计算公式。具体工作如下: 1.完成了7根圆钢管RPC短柱轴压性能试验,考察了截面尺寸、套箍系数对其受力性能的影响,获得了钢管RPC短柱的荷载-应变、荷载-位移曲线、破坏形态及极限承载力。结果表明:套箍系数 在0.63~0.88时,试件荷载-位移曲线在到达峰值后出现下降段,呈现为剪切破坏; 时,试件在到达极限荷载后承载力下降幅度明显减小或出现回升趋势,呈现为腰鼓形破坏。在达到极限荷载的85%之前,试件处于弹性阶段,钢管纵向应变大于横向应变;弹塑性阶段,钢管横向应变增加较快,钢管横向受拉屈服先于纵向受压屈服。随着轴压力增加,核心RPC的横向变形系数超过钢管的泊松比,致使钢管对RPC约束力逐渐增加,钢管屈服后环向应力迅速增大。 2.利用ABAQUS有限元软件,提出了核心RPC的塑性损伤模型参数的取值建议,实现了对圆钢管RPC短柱轴压受力全过程分析。研究了套箍系数、核心RPC轴心抗压强度和钢材强度对钢管RPC力学性能的影响规律:当套箍系数小于0.5时,钢管RPC柱荷载-位移曲线不存在强化段;当套箍系数大于0.5时,钢管RPC柱荷载-位移曲线出现强化段;当套箍系数达到1时,强化段极限荷载相对于承载力的提升将超过30%。当截面尺寸相同时,随核心RPC轴心抗压强度和钢材强度的提高,钢管对核心RPC的约束作用下降。基于试验和数值分析结果,建立了直径不大于1020mm的圆钢管RPC轴压短柱轴压承载力的计算公式。 3.完成了6根圆钢管RPC轴压短柱滞回性能试验,得到了循环荷载下钢管RPC短柱破坏模式和荷载-应变滞回曲线,分析了核心RPC应力-应变关系曲线,建立了有限元计算模型并进行对比分析,提出了预测圆钢管RPC短柱的极限抗压强度的计算公式。

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