方钢管螺旋筋自密实高强混凝土柱轴压及抗震性能研究

作     者：周星宇 

作者单位：广西大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈宗平

授予年度：2023年

学科分类：081405[工学-防灾减灾工程及防护工程] 08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：方钢管 螺旋筋 自密实高强混凝土 轴压性能 抗震性能 

摘      要：方钢管混凝土具有节点构造简单、建筑布置规则等特点从而受到青睐,但与圆钢管混凝土相比,其对核心混凝土的约束较弱,若能对方钢管混凝土进行有效增强以弥补钢管对混凝土的约束不足的问题,对于实际工程有重大意义。现有研究表明在方钢管混凝土内部配置螺旋筋的方法综合表现最佳,但螺旋筋构造相比普通钢筋更为复杂,在浇筑过程中,螺旋筋和钢管之间的距离较小易产生振捣不密实的问题,而采用自密实混凝土进行浇筑则可予以解决。结合上述背景,本文提出一种新型方钢管螺旋筋自密实高强混凝土柱结构,并采用试验与有限元模拟相结合的形式,深入研究方钢管螺旋筋自密实高强混凝土柱的轴压以及抗震性能,研究内容和结论如下:1、设计并完成了6个方钢管螺旋筋自密实高强混凝土柱的轴压静力加载试验,观测了试验破坏过程,获取了荷载位移曲线并对其轴压影响规律进行分析。结果表明,螺旋筋的加入使试件表现出明显的塑性发展过程,其强度与变形能力均有显著的提高。同时在混凝土强度和截面积均相同条件下,配有螺旋筋的高强自密实方钢管混凝土柱下降段更为平缓,后期变形能力明显增强。2、利用ABAQUS建立了26个轴压方钢管螺旋筋自密实高强混凝土柱模型,分析了设计变化参数以及拓展参数对其的影响。结果表明,对于配置螺旋筋的方钢管高强混凝土试件,增大钢管厚度和提高钢管强度均能显著提高其承载能力,但对提高变形能力有限。3、完成了7根方钢管螺旋筋自密实高强混凝土柱的低周反复试验;基于试验数据,研究了剪跨比、轴压比、螺旋箍筋和纵筋间距对试件抗震性能指标的影响规律,分析了试件的强度退化、刚度退化以及耗能能力。结果表明,方钢管螺旋筋自密实高强混凝土柱具有良好的抗震性能,适当增大轴压比,控制剪跨比在5以内以及增设螺旋筋和纵筋对提升方钢管自密实混凝土柱的承载能力和变形能力有积极作用。4、采用ABAQUS建立并分析22个抗震试件的力学性能,分析钢管厚度和强度、螺旋筋直径和间距等拓展参数对力学指标的影响规律。通过拓展参数分析其结果表明,增大钢管厚度和选用较大螺旋筋直径可以提高试件的延性和抗剪承载力,而钢管强度只对抗剪承载力的提升有影响。