配置HRB600钢筋混凝土受压柱受力性能试验研究及有限元分析

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随着经济建设的进步和城市化进程的加速,建筑物不可避免地向高层、重载方向发展,相应的也对钢筋混凝土材料提出了更高的要求。HRB600钢筋是我国继HRB400、HRB500系列钢筋后推出的高强度等级钢筋,具有节约、高效等优点。但是我国现阶段使用的钢筋强度较低,对HRB600高强钢筋的研究也比较缺乏,为了完善HRB600钢筋混凝土构件受力性能研究体系,推动高强钢筋的工程应用,缓解建筑行业高污染高消耗的问题,本文对HRB600钢筋混凝土偏压柱和轴压短柱受力性能进行了研究。对12根HRB600钢筋凝土柱进行偏心受压试验,分析偏心距和配筋率两个变量如何影响试件破坏形态、承载力、挠度和裂缝。按照中美欧规范分别对偏压柱裂缝进行计算,对中国规范提出了改进意见并对比了美国欧洲的规范。结果表明:HRB600钢筋混凝土偏压柱破坏过程和裂缝发展规律与普通钢筋混凝土偏压试件比较接近。试件偏心距越小承载力越大,且大偏压试件承载力随配筋率的提升而增长的现象更为明显。试件配筋率越高柱中挠度越小,偏心距越大挠度越大。增大配筋率会使试件的裂缝变得细密,偏心距越大裂缝宽度越大。现有国内规范对HRB600钢筋混凝土偏压柱的裂缝间距计算比较适用,计算裂缝宽度时建议将构件受力特征系数αcr由1.9折减为1.7。按照美国、欧洲规范计算HRB600钢筋偏压柱裂缝基本满足规范要求,且美国规范对裂缝的要求比较宽松。对6根HRB600钢筋混凝土短柱和2根素混凝土短柱进行轴心受压试验,分析混凝土强度、配筋率等因素对试件的受力性能的影响。分别使用中美规范对轴压柱承载力进行计算,并分析两规范优缺点。使用有限元模拟软件ABAQUS对混凝土轴压柱进行数值模拟,拓展研究纵筋直径、纵筋强度、箍筋间距等因素对轴压柱试件受力性能的影响。结果表明:轴压短柱峰值位移随混凝土强度提高而减小,随钢筋强度和配箍率提高而增大,长细比对试件的受力性能影响较小。按国内规范计算的轴压柱承载力结果相较于美国规范占优,且有足够的安全储备。ABAQUS有限元模拟曲线能捕捉到试验曲线各个特征点位移,模型具备较高的精确度和可靠性。轴压柱的峰值荷载随着纵筋直径和纵筋强度的提高而提升,随着柱中部箍筋间距的增大而降低。峰值位移受纵筋配筋率和纵筋强度的影响较小,但会随着箍筋间距增大而增大。
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