轴压重复荷载作用下箍筋约束混凝土T形柱的性能研究

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T形截面柱作为异形柱的一种,柱肢与墙同厚,具有室内不露柱楞、美观实用、有效提高房屋空间利用率等优点,应用前景良好。但T形柱因截面形状不规则,力学性能较传统矩形柱有很大差异。钢筋混凝土T形柱变形能力差且易发生脆性破坏,延性及抗震性能不易得到保证,可通过配置适量箍筋对T形柱核心混凝土进行约束,改善其受力性能。本文进行了5根箍筋约束混凝土T形柱的轴心受压重复荷载试验和1根单调轴心受压荷载试验,研究了配箍特征值对试件的破坏过程及破坏特征的影响,结果表明:配箍特征值较小的试件易发生斜向破坏,破坏面与水平面的夹角为65°~75°,配箍特征值较大的试件易发生纵向压碎破坏。根据试验结果分析了配箍特征值对试件的刚度退化及延性的影响,结果表明:适当增大试件的配箍特征值可有效延缓试件的刚度退化;随着配箍特征值的增大,试件延性变好。建立了T形柱延性系数的计算公式,计算结果与试验结果吻合良好。采用ANSYS软件对轴心受压重复荷载作用下箍筋约束混凝土T形柱进行了数值分析,结果表明:试件的荷载-位移骨架曲线的上升段计算值与试验值吻合良好;试件的峰值荷载、峰值应变的计算值与试验值误差在10%以内;T形柱约束混凝土的应力-应变包络线计算值与试验值吻合良好,约束混凝土的强度计算值与试验值相对误差10%以内,证明了有限元分析模型的合理性。综合数值分析与试验结果揭示了轴压重复荷载作用下T形柱箍筋约束混凝土的约束机理,在此基础上分析了配箍特征值、箍筋间距及形式等因素对轴心受压重复荷载作用下T形柱约束混凝土强度、变形性能的影响,建立了轴心受压重复荷载作用下T形柱箍筋约束混凝土强度、峰值应变的计算公式,计算结果与试验结果吻合良好。参照单调轴心受压作用下T形柱的箍筋约束混凝土应力-应变数学模型,建立了轴心受压重复荷载作用下T形柱箍筋约束混凝土的应力-应变曲线包络线方程;并对轴心受压重复荷载作用下箍筋约束混凝土T形柱加卸载曲线进行分析,建立了加卸载曲线方程,计算结果与试验结果吻合较好,说明建立的曲线方程能够较好地反映轴心受压重复荷载作用下T形柱约束混凝土的应力-应变曲线变化规律。
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