【摘 要】
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由钢筋超高性能混凝土（RU）圆管与普通混凝土（NC）芯柱组成的RU-NC柱是一种新型组合结构。RU圆管既是施工中免拆除的模板,又是组合柱的保护层和结构层,可充分发挥超高性能混凝土（UHPC）的超高强度与良好耐久性,为NC芯柱提供紧箍力,提高组合材料使用效率。组合柱具有受力性能好、耐久性高、施工方便等优点,在跨海大桥桥墩中具有良好的应用前景。本文通过模型试验、数值计算和理论分析等方式,开展RU-NC
【基金项目】
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国家自然基金委员会的资助,是面上项目“RU-RC组合跨海桥墩受力机理与设计方法研究（项目批准号:51878178）”的组成部分；
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由钢筋超高性能混凝土（RU）圆管与普通混凝土（NC）芯柱组成的RU-NC柱是一种新型组合结构。RU圆管既是施工中免拆除的模板,又是组合柱的保护层和结构层,可充分发挥超高性能混凝土（UHPC）的超高强度与良好耐久性,为NC芯柱提供紧箍力,提高组合材料使用效率。组合柱具有受力性能好、耐久性高、施工方便等优点,在跨海大桥桥墩中具有良好的应用前景。本文通过模型试验、数值计算和理论分析等方式,开展RU-NC组合短柱轴压力学性能研究,主要工作如下:（1）以UHPC圆管壁厚、螺旋箍筋间距和钢纤维体积掺量为试验参数,进行了RU-NC组合短柱轴压试验,结果表明,RU-NC组合短柱受力分为三个阶段:弹性阶段、带裂缝工作阶段和钢筋屈服阶段;其最终破坏模式为试件中部鼓曲,伴有混凝土剥落现象,螺旋箍筋被拉断,核心混凝土被压碎;螺旋箍筋与UHPC圆管均对核心混凝土具有一定套箍作用;与UHPC-RC组合短柱相比,将钢筋笼从核心混凝土移至UHPC圆管的RU-NC组合短柱具有更好的抗裂性能和延性以及更高的极限承载力。（2）借助通用软件ABAQUS进行有限元参数分析,结果表明,数值计算结果与试验结果吻合良好,表明本文建立的有限元模型可用来模拟RU-NC组合短柱轴压受力性能;UHPC管壁厚度、螺旋箍筋间距和钢纤维体积掺量等参数对RU-NC组合短柱极限承载力的影响是线性变化,不存在耦合作用;随着UHPC壁厚增加,RU-NC组合短柱极限承载力不断增大,其提高趋势几乎成线性增长;随着螺旋箍筋间距增加,极限承载力不断减小,其降低趋势先陡后缓;随着钢纤维掺量增加,极限承载力不断提高,但提高幅度逐渐降低。（3）开展RU-NC组合短柱理论分析,结果表明,选取了四种具有代表性的约束混凝土强度模型或算法,分别为《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》,Mander模型,Lam and Teng模型及刘志计算方法,四种算法结果与有限元参数计算结果差异性大,均不能适用于RU-NC组合柱轴压承载力计算;基于UHPC预制管约束混凝土的理论分析,考虑到RU-NC组合柱有效约束区及非有效约束区,建立了一种针对RU-NC组合柱轴压承载力计算模型;与有限元参数计算结果相比,本文所提出的算法结果总体偏于安全,可用于RU-NC组合柱轴压承载力计算。
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