UHPC-NSC圆形截面组合短柱轴压力学性能试验研究

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超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete,UHPC)是一种具备超高强度和优异耐久性的高性能水泥基材料,能有效防止墩柱遭受各种物理化学腐蚀以及早期开裂等耐久性问题。同时,UHPC和NSC的组合结构可以起到降低成本和平衡力学性能的作用,但目前对于箍筋约束UHPC-NSC组合短柱的研究较少,因此本文制作了12根短柱,其中包括1个纯UHPC、10个UHPC-NSC组合短柱以及1个纯RC短柱。主要分析了UHPC-NSC组合短柱的轴心受压性能,并根据其破坏模式和约束机理提出了UHPC-NSC组合短柱应力-应变理论模型,为今后UHPC及其组合结构的应用提供数据支撑,其中研究内容包括:(1)对UHPC-NSC圆形截面组合短柱进行轴心受压试验,测得不同UHPC厚度、箍筋间距、浇筑方式下组合短柱的破坏模式和应力-应变曲线,研究了各个参数对组合短柱力学性能影响;(2)从理论上推导了UHPC-NSC圆形截面组合短柱的约束机理,考虑了箍筋和UHPC对组合短柱的约束作用,得到了UHPC-NSC组合短柱约束应力计算公式;(3)通过引入无量纲系数有效约束指标,建立了UHPC-NSC圆形截面组合短柱的峰值应力、峰值应变以及极限承载力计算公式;(4)对比研究了现有的约束混凝土应力-应变曲线模型,提出了适用于UHPC-NSC圆形截面组合短柱应力-应变关系的计算模型。试验结果表明:UHPC-NSC组合短柱的UHPC外壳,有利于提升短柱的强度、延性和抗裂性能。其中,组合短柱的峰值强度几乎与UHPC的厚度成正比关系;在UHPC厚度和配箍率相同的情况下,先浇筑NSC内核后浇UHPC外壳的组合短柱的承载力更高。与普通混凝土短柱的破坏模式不同,UHPC-NSC组合短柱在达到峰值应力后会产生一个独特的应力降。基于前人研究和UHPC-NSC组合短柱应力-应变曲线特点提出的新型三线性应力-应变模型具备一定的精度,其计算值与试验值吻合较好。
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