型钢活性粉末混凝土柱大偏压性能试验研究

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活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,RPC)是一种具有超高的抗压强度、较高的抗拉强度以及良好的耐久性等优点的新型水泥基复合材料。将性能优异的RPC结合型钢组成型钢活性粉末混凝土(Steel Reinforced Reactive Powder Concrete,SRRPC)组合结构,不仅能显著提高构件的承载力及抗震性能,还能凭借RPC良好的耐久性提高构件的使用寿命,并且适用于隧道、海洋等环境侵蚀性较强的工程领域,具有良好的应用前景。目前国内外对该新型组合结构的研究尚少,为了探讨SRRPC组合结构在实际工程中的可行性和优越性,解决相关技术问题,同时为消除尺寸效应对结构受力性能的影响,本文进行了SRRPC足尺柱大偏心受压性能试验,主要完成了以下工作:
  (1)以偏心距、含钢率为试验参数,设计了6根截面尺寸为300mm×350mm,高度为3000mm的SRRPC足尺柱,进行大偏心受压承载力性能试验,观察受力过程及破坏形态,测得极限承载力、侧向挠度及截面应变。试验结果表明:该组合结构的承载力高,且随含钢率的增加而提高,随偏心距的增大而降低。
  (2)用ANSYS有限元软件对6根SRRPC足尺柱试件进行非线性模拟分析,得到各试件的侧向挠曲变形、极限承载力以及型钢和RPC的应力云图,计算结果与试验吻合较好。采用相同的建模方式计算了25根试件,并进行参数扩展分析,进一步探讨偏心距、含钢率对最大侧向挠度与承载力的影响。
  (3)对SRRPC试件的挠曲二阶效应进行了研究分析,基于试验与有限元计算结果,考虑含钢率的影响,采用“临界曲率”分析方法,建立了SRRPC大偏心受压柱二阶效应的计算公式。
  (4)依据试验现象及结果,提出SRRPC大偏心受压柱承载力计算的基本假定,考虑RPC拉应力的贡献,建立了SRRPC柱的极限承载力计算公式,可供工程设计时参考。
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