635MPa级高强热轧钢筋约束高强混凝土短柱受压性能与承载力计算方法研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hdmlb2008
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随着世界铁矿石资源日益紧张,推动和发展高强钢筋在房建和基础设施中应用和推广对提高钢铁资源利用效率,节约国家资源储备,提高社会经济效益,降低建设成本具有重大战略意义。“十三五”期间,我国高强钢筋的研究和应用得到重视,HRB600级高强钢筋已经纳入国家规范GB∕T 1499.2中,但是与欧美等发达国家相比,我国高强钢筋应用仍总体呈现出占比小、强度低的问题,仍缺乏系统试验研究资料,因此《混凝土结构设计规范》中尚缺乏基本规定。日前我国600MPa级以上钢筋大多为热处理或冷轧工艺制备而成,其力学性能在实际工程应用上存在较大局限性。本文研究的635MPa级热轧高强钢筋是一种通过热轧工艺微合金化的新型高强金属材料,其强度和延性比热处理或冷加工高强钢筋更高且成本低,相具有显著优势,对其进行系统研究对建筑业推动新型建材,实现建筑节能环保具有重要意义。部分研究结果表明635MPa级热轧高强钢筋在低强度混凝土中力学强度不能充分发挥。因此,为了解635MPa级热轧高强钢筋在混凝土柱中的具体力学性能,加速其在实际工程中的推广和应用,本文对配置635MPa级热轧高强钢筋约束高强混凝土短柱在轴压与偏压下的受力性能进行相关的试验研究以及相关计算方法研究,具体研究内容以及成果如下:(1)本文开展了11根配置635MPa级热轧高强钢筋约束高强混凝土短柱的轴压性能试验。结果显示,配置635MPa级热轧高强钢筋约束高强混凝土轴压短柱的破坏模式与普通钢筋混凝土轴压短柱类似。构件的峰值荷载随混凝土强度等级、箍筋强度、箍筋体积配箍率提高而增加;提高箍筋强度与配箍率可有效改善轴压短柱的延性。为充分发挥新型635MPa级热轧高强钢筋的强度,宜匹配强度等级在C60以上的混凝土。(2)本文开展了14根配置635MPa级热轧高强钢筋约束高强混凝土短柱的偏压试验。结果显示,配置635MPa级热轧高强钢筋约束高强混凝土偏压短柱的破坏模式与普通钢筋混凝土偏压短柱类似,无论大小偏压,其最终破坏形态均为受压侧混凝土压溃。偏压侧受力纵筋在构件达到峰值荷载时强度基本都得到了充分的发挥。截面应变分析表明,平截面假定依然适用于配置新型635MPa级热轧高强钢筋约束高强混凝土偏压短柱。结合国内规范公式的比对分析表明,试件的偏压承载能力相对采用《混凝土结构设计规范》提供的短柱偏压承载力公式得到的计算值有足够的安全储备。(3)基于轴压试验,采用ABAQUS有限元数值模拟的方法建立了配置635MPa级热轧高强钢筋约束高强混凝土轴压短柱的分析模型,并验证了其准确性。系统地开展了混凝土强度等级、纵筋配筋率、体积配箍率、高宽比等参数对其受力性能影响的研究。最终,基于混凝土设计规范以及试验与模拟数据的统计回归分析,提出了适用于评估配置635MPa级热轧高强钢筋约束高强混凝土轴压短柱承载力的计算方法。(4)基于偏压试验,采用ABAQUS有限元数值模拟的方法建立了配置新型635MPa级热轧高强钢筋约束高强混凝土偏心受压短柱的分析模型,并验证了其准确性。系统地开展了偏心率、高强混凝土强度等级、高强纵筋配筋率、高强箍筋体积配箍率等参数对其受力和变形性能影响的研究。最终,基于偏压试验和模拟数据的统计回归分析,提出了适用于评估配置新型635MPa级热轧高强钢筋约束高强混凝土短柱的偏压承载力计算方法。
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