基于钢筋压屈的高强钢筋混凝土柱偏心受压性能研究

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近年来,我国最新研发出了屈服强度超过600MPa的热轧带肋高强钢筋,若能将此种钢筋应用于混凝土结构中,则可有效减小构件截面尺寸,降低钢筋用量,提高经济效益。然而由于受压屈曲行为的存在,导致钢筋在压缩过程中强度无法得到充分发挥,直接对钢筋混凝土受压构件的性能产生不利影响。因此,本文采用试验研究、数值模拟及理论分析的手段,研究了600MPa级高强钢筋混凝土小偏心受压柱的力学性能,分析了受压钢筋的强度发挥水平,并在此基础上对钢筋受压屈曲影响因素进行分析,重点研究了如何避免钢筋发生屈服前屈曲行为,保证强度充分发挥。主要包括以下几方面内容:600MPa级高强钢筋混凝土偏心受压构件力学性能试验研究。通过11根纵筋强度为600MPa的高强钢筋混凝土柱的小偏心受压试验,研究了该类构件的破坏过程和破坏形态,观察了试验过程中纵筋压曲行为,分析了箍筋强度、箍筋间距、箍筋直径、纵筋直径、偏心距对该类构件受力性能及变形性能的影响,探讨了箍筋间距、直径及强度对受压纵筋强度发挥水平的影响。600MPa级高强钢筋混凝土偏心受压构件数值模拟分析。在试验的基础上,基于ABAQUS有限元分析平台,建立试件有限元分析模型,对其偏心受压力学性能进行计算分析,将计算得到的破坏形态、荷载-挠度曲线与试验结果对比,验证了模型的有效性;在此基础上,对高强纵筋混凝土偏压构件中受压钢筋屈曲影响因素进行研究,主要分析了箍筋间距、箍筋直径、箍筋强度及纵筋直径对钢筋受压屈曲的影响。防止受压纵筋屈服前屈曲的理论分析。以钢筋混凝土柱中受压纵筋为研究对象,将箍筋对纵筋的约束作用简化为侧向弹簧,建立考虑箍筋影响的钢筋受压屈曲简化力学模型,综合考虑箍筋的轴向刚度与弯曲刚度对于纵筋屈曲的影响,推导得到防止纵筋发生屈服前屈曲的箍筋间距与箍筋直径之间的匹配关系,并将计算值与试验值对比,结果吻合良好。
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