玄武岩筋混杂钢纤维混凝土短柱偏心受压试验研究

来源 :武汉理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Raistlin_M
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纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer,简称FRP)筋具有质量轻、耐腐蚀性能好、抗拉强度高等优点。用FRP筋替代普通钢筋,可以很好的解决混凝土结构中钢筋锈蚀的问题。然而FRP筋低弹性模量的缺点,导致FRP筋混凝土结构在使用过程中存在变形大、裂缝宽和脆性破坏的问题。工业钢纤维(Industrial Steel Fiber,ISF)对混凝土的强度和韧性增强效果明显,可以限制混凝土裂缝的发展,改善混凝土的脆性,但是工业钢纤维混凝土造价高,施工难度大。废旧钢纤维(Recycled Steel Fiber,RSF)是从废弃轮胎中提取回收所得,具有抗拉强度高、造价低的优势。用废旧钢纤维部分替代工业钢纤维制得混杂钢纤维(Hybrid Steel Fiber,HSF)混凝土,将玄武岩纤维(BFRP)筋与混杂钢纤维混凝土结合,形成玄武岩筋混杂钢纤维混凝土,在解决钢筋锈蚀问题的同时,显著改善结构的受力性能,提高玄武岩筋承载能力的利用率。
  为探究玄武岩筋混杂钢纤维混凝土短柱的偏心受压性能,本文做了如下的研究:
  (1)以工业钢纤维掺量为1.0%的钢纤维混凝土为基础,将废旧钢纤维分别以0%、25%、50%、75%和100%的比例取代工业钢纤维制得混杂钢纤维混凝土,对混杂钢纤维混凝土进行基本力学性能试验。
  (2)通过14根玄武岩筋混杂钢纤维混凝土短柱偏心受压试验,得到废旧钢纤维取代比例分别为0%、25%、50%、75%、100%和偏心距分别为80mm、40mm、20mm、0mm的试验柱的破坏形态、裂缝开展过程、开裂荷载、极限荷载、侧向位移、玄武岩筋与混凝土应变等力学性能及变化规律。
  结果表明,试验柱均由受压区混凝土压碎引起破坏,开裂荷载和极限荷载均随废旧钢纤维取代比例的增大而增大,随偏心距的减小而增大。
  (3)通过ABAQUS有限元软件对玄武岩筋混杂钢纤维混凝土短柱试验过程进行模拟计算,有限元模拟得到的结果与试验得到的结果符合得很好。基于我国现行结构设计规范与试验结果,考虑混杂钢纤维混凝土抗拉强度,对玄武岩筋混杂钢纤维混凝土短柱极限荷载进行理论推导,提出极限荷载计算方法。结果表明,通过推导的计算方法计算出的极限荷载与试验结果符合较好。
  
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