圆钢管橡胶混凝土短柱轴压力学性能研究

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有效耗散地震能量对结构抗震具有重要意义。徐培蓁、河野昭彦基于钢管混凝土柱屈服后承载力不降低及延性好的性能,提出了允许部分柱屈服的混合屈服机制。为提高屈服柱的耗能能力,有效利用废弃橡胶,本课题提出了一种新的结构形式:钢管橡胶混凝土柱。由于钢管的约束作用,内填橡胶混凝土的承载力将显著提高,且橡胶处于约束阻尼状态,其耗能能力也将相应增强,在地震时可有效耗散地震能量,从而使结构的抗震能力得到最大限度的发挥。本课题进行了钢管橡胶混凝土短柱在轴心荷载作用下的试验研究,具体工作和结论有以下几方面:(1)本文以含钢率、橡胶掺量为控制参数,设计了三十余个钢管橡胶混凝土短柱(长细比控制在3左右),进行了钢管橡胶混凝土短柱在轴心荷载作用下的试验,研究了钢管橡胶混凝土短柱的破坏特征、核心橡胶混凝土的本构关系、轴心受压性能。(2)以韩林海提出的CFT核心混凝土本构关系模型为基础,结合试验得到RCFT和钢材的N-ε关系曲线,推导出RCFT核心混凝土的本构关系方程。(3)结合试验,考察了不同橡胶掺量、含钢率对钢管橡胶混凝土短柱轴压承载能力的影响规律:①随着橡胶产量的增加,RCFT轴压承载力随之降低;②随着含钢率的增大,RCFT的名义压应力有增大的趋势。参考钢管混凝土的轴压强度承载力计算公式,提出了合理的RCFT轴压强度承载力计算公式: fscyr=(2.116+0.582) fck。(4)运用有限元分析软件ABAQUS建立模型,模拟RCFT轴心受压过程,并将计算得到的极限承载力、N-ε曲线与试验结果进行对比,较为吻合。
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