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钢筋混凝土广泛应用于土木工程结构中,如桥梁,堤坝等,随着工程结构朝着更高更复杂的方向发展,对结构安全性提出了更高要求。由于受到试验条件的限制,目前对这些受力复杂的大尺寸的钢筋混凝土结构构件的真实破坏机理以及力学性能的研究还很不足。现行规范中钢筋混凝土构件力学性能的计算公式都是基于小尺寸构件试验结果的总结,工程中大尺寸构件的设计只能是采用外推的方式,这种方法是否可靠;另外对于钢筋混凝土构件,小尺寸构件的破坏试验及相应的结论是否适合各种尺寸构件,因此钢筋混凝土尺寸效应是亟待解决的问题。 本文旨在揭示箍筋约束作用对高强钢筋混凝土柱在偏心受压加载下尺寸效应行为的影响。主要开展了如下两块研究工作:一、开展了横截面尺寸分别为200mm×200mm、400mm×400mm、800mm×800mm的24组几何相似的配箍率为0和0.66%的高强混凝土柱大偏心和小偏心受压试验。结果表明: (1)大偏心受压加载作用下高强钢筋混凝土柱有和无箍筋约束作用,其破坏形式基本类似。破坏呈现脆性,表现出尺寸效应,这可能是混凝土高脆性和较低的配筋率引起; (2)对于小偏心受压加载作用下高强钢筋混凝土柱有和无箍筋约束作用,破坏集中在试件中部位置,并且混凝土截面受压区钢筋发生屈曲。柱子属于脆性破坏,呈现出明显的尺寸效应。横向钢筋的存在改变其破坏模式,提高名义受压强度,使得峰值后名义应力-应变曲线下降段软化行为更不脆; (3)试验数据表明偏心加载钢筋混凝土柱名义受压强度存在尺寸效应。横向钢筋的存在削弱偏心加载钢筋混凝土柱尺寸效应行为,但不能使其消失。Ba(Z)ant尺寸效应律能够较好的描述钢筋混凝土柱在偏心受压加载下的尺寸效应行为。 二、建立了二维和三维钢筋混凝土柱力学行为分析的细观尺度分析模型,并在模拟与试验结果吻合良好的基础上,针对小偏心受压加载下(e0=0.25h0)补充开展了更大配箍率柱(即:1.2%和2.4%)及更大尺寸(截面尺寸1600mm×1600mm)的二维和三维数值试验。对偏心受压加载下柱的力学行为,包括破坏模式、名义受压应力-应变关系、承载力、名义压缩强度及峰值后软化行为等进行了研究,并对其名义压缩强度的尺寸效应进行了分析,进而揭示箍筋约束作用对小偏心加载高强钢筋混凝土柱破坏行为及尺寸效应影响机制。结果表明: (1)箍筋约束作用能够明显提高钢筋混凝土柱的强度及延性,且会削弱其尺寸效应; (2)不同配箍率下小偏心受压高强钢筋混凝土柱均存在明显的尺寸效应现象; (3)本文建立的二维和三维细观数值模型均能够很好的表征钢筋混凝土柱力学性能。