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钢筋混凝土结构在我国的土木工程中占有极其重要的地位,随着材料科学的发展,其结构跨度和高度不断的增加,构件截面尺寸越来越大,受力越来越复杂。受试验研究条件的限制,对这些受力复杂的大尺寸构件的真实破坏机理以及力学性能的研究还很不足,其设计方法还只能依据和参考基于小尺寸构件试验研究成果,无法反映尺寸效应的影响。 鉴于上述情况,本文通过试验研究的方法,对不同尺寸钢筋混凝土偏心受压构件的力学性能开展了尺寸效应研究。根据偏心距的不同,文中共设计了五组具有几何相似比的普通钢筋混凝土柱,共计30个,其截面尺寸分别为200mm×200mm、400mm×400mm、800mm×800mm。另外考虑混凝土强度、箍筋以及截面宽厚比因素的影响,设计了高强混凝土柱、约束高强混凝土柱、矩形混凝土柱三系列试件,共计36个,其中高强混凝土柱及约束高强混凝土柱各12个,截面尺寸分别为200mm×200mm、400mm×400mm、800mm×800mm;矩形混凝土柱12个,截面尺寸分别为200mm×300mm、400mm×600mm、600mm×900mm。采用单调加载方式,分析了截面尺寸对承载力、混凝土应变、变形、曲率等的影响,并基于细观数值模型对试件进行了有限元数值分析,取得主要成果如下: 1)在偏心受压下,试件的承载力安全储备系数、受压边缘混凝土峰值应变、柱中侧向挠度、曲率均随尺寸的增大而减小,呈现出明显的尺寸效应。不同尺寸的力学性能随偏心距的变化规律相似,但大尺寸的变化趋势更为平缓。 2)混凝土强度等级、箍筋约束、截面宽厚比对试件的力学性能的尺寸效应现产生了影响。强度越高,尺寸效应越明显;箍筋约束的存在,使得试件力学性能的尺寸效应减弱;截面宽厚比越小,尺寸效应越明显。 3)基于试验数据,提出考虑尺寸效应的偏心受压承载力修正计算方法,通过试验值与规范计算值对比分析,根据Bazant尺度律,得到相应的截面高度修正系数。 4)采用细观数值模型对偏心荷载作用下的钢筋混凝土柱进行数值模拟,实现了细观力学方法在钢筋混凝土偏心受压构件尺寸效应研究中的应用。研究结果表明,细观数值方法可以很好地模拟混凝土材料的损伤破坏行为及构件层次的尺寸效应。