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复合螺旋箍筋钢管混凝土方柱轴压性能研究及承载力计算

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复合螺旋箍筋钢管混凝土方柱轴压性能研究及承载力计算

作者：王亚昆长安大学

学位级别：硕士

目前约束混凝土的研究现状表明,圆形螺旋箍筋在众多配箍形式中具有较好的约束能力,但其在矩形截面柱中的应用仍有局限性,且研究较少。而实际工程中,方形截面的混凝土柱更为普遍,同时鉴于方钢管混凝土柱相对于圆钢管混凝土柱约束能力弱... 详细信息

目前约束混凝土的研究现状表明,圆形螺旋箍筋在众多配箍形式中具有较好的约束能力,但其在矩形截面柱中的应用仍有局限性,且研究较少。而实际工程中,方形截面的混凝土柱更为普遍,同时鉴于方钢管混凝土柱相对于圆钢管混凝土柱约束能力弱的情况,本文提出在钢管混凝土方柱的内部增设复合螺旋箍筋,对核心混凝土施加高约束,以解决混凝土方柱的较大承载力和延性需求问题。复合螺旋箍筋钢管混凝土方柱具有较好的承载力和延性性能,尤其在高烈度设防地区具有巨大的潜力,因此,该类型方柱在建筑结构中有着广泛的应用前景。基于此,本文结合试验研究、有限元分析及理论分析,探讨复合螺旋箍筋钢管混凝土方柱的轴压性能,提出其轴压承载力计算公式,主要工作内容如下:1、搜集相关单螺旋箍筋钢管混凝土方柱的轴压试验,研究该类型柱的强度和延性性能,讨论各影响因素对其轴压力学性能的影响;利用有限元分析软件ABAQUS建模,对试验试件进行数值分析,并针对其荷载-位移曲线、混凝土截面应力、箍筋应力、钢管应力等与试验结果进行对比分析,验证所建有限元模型和相关参数的合理性。研究结果表明:内置螺旋箍筋混凝土方柱较无内置箍筋混凝土方柱的承载力要好;单螺旋箍筋钢管混凝土方柱随着体积配箍率的增大,其承载力及延性系数也逐渐增加。2、对五螺旋箍筋钢管混凝土方柱的轴压性能进行了数值模拟,探讨了其荷载-位移曲线的四个阶段特点,分析了混凝土强度、钢管厚度、螺旋箍筋间距、螺旋箍筋强度、螺旋箍筋直径、构件长细比等因素对其轴压性能的影响。研究结果表明:比起单螺旋箍筋布置方式,五螺旋箍筋布置方式对核心混凝土的约束更强,其试件的承载力和延性性能都更好;随着混凝土强度的提高、钢管厚度的增加、箍筋间距的减小、箍筋强度的提高、箍筋直径的增加以及柱子长细比的减小,五螺旋箍筋钢管混凝土方柱的承载力和延性则会得到不同程度的提高。3、分析复合螺旋箍筋钢管混凝土方柱的约束机理,结合双剪统一强度理论及叠加原理提出复合螺旋箍筋钢管混凝土方柱的轴压承载力计算公式,并与试验和数值模拟结果进行对比。研究结果表明:本文所提公式可适用于复合螺旋箍筋钢管混凝土方柱的轴压承载力计算。

关键词：复合螺旋箍筋钢管混凝土方柱约束混凝土承载力轴压性能有限元模拟

复合螺旋箍筋约束的钢筋混凝土柱偏压力学性能研究

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复合螺旋箍筋约束的钢筋混凝土柱偏压力学性能研究

作者：刘明建哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

螺旋箍筋约束后的混凝土柱承载能力提升明显,且具有良好的耗能性能和抗震性能,而工程中传统箍筋形式的绑扎也耗费了大量人力物力。而工程中矩形柱的应用较为广泛,且绝大多数为偏心受压作用,而目前的研究尚在轴心受压构件中开展较多,故... 详细信息

螺旋箍筋约束后的混凝土柱承载能力提升明显,且具有良好的耗能性能和抗震性能,而工程中传统箍筋形式的绑扎也耗费了大量人力物力。而工程中矩形柱的应用较为广泛,且绝大多数为偏心受压作用,而目前的研究尚在轴心受压构件中开展较多,故本文提出了螺旋箍筋约束方柱的偏压性能研究课题。本文进行了6组圆形复合螺旋箍筋、1组菱形普通复合箍筋和1组井字箍普通复合箍筋的偏压试验。研究了圆形复合螺旋箍筋配箍模式对偏压构件承载力和延性的影响,分析了受压过程中的混凝土、纵向钢筋、螺旋箍筋、普通箍筋的应变变化过程;研究了复合螺旋箍筋柱偏压性能随配筋间距、偏心距、配箍形式的变化。介绍了ABAQUS对螺旋箍筋约束柱的分离式建模和分析过程,与试验进行了更加细化的对比分析,以应力云图的形式对其受压过程进行了更详细的阐述。试验及有限元模拟都表现出以下趋势:1.偏心距控制圆形螺旋箍筋约束柱的破坏模式,随着偏心距增加,构件由小偏压破坏发展为拉压筋屈服,混凝土压碎的大偏压破坏,延性增强,荷载-位移曲线可见承载力减低而荷载-位移曲线趋于平缓;2.箍筋配置间距变密可以有效提高构件的承载能力和变形能力,配箍间距变密带来了约束的极大增强,在上升段提升刚度和下降段达到屈服;3.圆形螺旋箍筋的配箍形式与传统配箍形式进行对比,在相同配箍率的情况下约束作用更加明显,荷载-位移曲线弹性段刚度大,获得了较高的承载力,弹塑性发展阶段约束作用更强。最后应用叠加法提出了圆形螺旋箍筋约束方柱的偏心受压承载力计算公式,得到了较好的计算效果。

关键词：复合螺旋箍筋偏心受压承载力延性

锈蚀复合螺旋箍筋的钢筋混凝土方柱力学性能试验研究

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锈蚀复合螺旋箍筋的钢筋混凝土方柱力学性能试验研究

作者：吕耀鹏哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

钢筋锈蚀导致钢筋混凝土结构构件受力性能降低,特别是对承受竖向力的钢筋混凝土柱。复合螺旋箍筋柱的受力性能优于普通复合箍筋柱,其有工程应用价值。因此,基于钢筋锈蚀对构件受力性能影响较大和复合螺旋箍筋柱具有较好力学性能,针对复... 详细信息

钢筋锈蚀导致钢筋混凝土结构构件受力性能降低,特别是对承受竖向力的钢筋混凝土柱。复合螺旋箍筋柱的受力性能优于普通复合箍筋柱,其有工程应用价值。因此,基于钢筋锈蚀对构件受力性能影响较大和复合螺旋箍筋柱具有较好力学性能,针对复合螺旋箍筋柱的锈蚀后性能研究是很有意义的。本文针对配置圆形复合螺旋箍筋的钢筋混凝土方柱进行了腐蚀前后的轴压性能研究。本研究将配螺旋箍筋的钢筋混凝土方柱为研究对象,以螺旋箍筋锈蚀对钢筋混凝土柱的性能影响为切入点,研究体积配箍率和箍筋锈蚀率对轴心受压柱的力学性能影响,采用试验与有限元分析相结合的研究方法,得到箍筋锈蚀率对柱轴心受压承载力的影响规律,最终提出不同锈蚀率下轴心受压柱承载力的计算公式。本文的主要研究内容如下:(1)研究了复合螺旋箍筋钢筋混凝土方柱的轴压性能,通过复合螺旋箍筋钢筋混凝土方柱的轴压试验和有限元分析方法,初步探索了适用于复合螺旋箍筋钢筋混凝土方柱的轴压承载力计算公式。(2)研究了不同复合螺旋箍筋锈蚀率下的钢筋混凝土方柱轴压性能,利用电化学加速锈蚀试验方法对试件进行加速锈蚀,完成并讨论分析了锈蚀复合箍筋钢筋混凝土方柱的轴压性能试验,利用初步探索的复合螺旋箍筋钢筋混凝土方柱的轴压承载力计算公式,并引入钢筋锈蚀对混凝土轴压性能影响的损伤系数后,最终初步提出了不同锈蚀率下轴心受压柱承载力的计算公式。

关键词：钢筋混凝土方柱复合螺旋箍筋钢筋锈蚀轴压性能轴压承载力

配置圆形复合螺旋箍筋的钢筋混凝土方柱力学性能研究

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配置圆形复合螺旋箍筋的钢筋混凝土方柱力学性能研究

作者：张松哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

历次震害表明,结构的破坏很多是由于柱子的破坏产生的。如何提高柱,尤其是底层柱的延性,成为了研究结构抗震性能的一个关键问题。螺旋箍筋柱在耗能能力和抵抗变形的能力方面,要明显优于普通箍筋柱,其承载能力和抗震性能有大幅提升。由... 详细信息

历次震害表明,结构的破坏很多是由于柱子的破坏产生的。如何提高柱,尤其是底层柱的延性,成为了研究结构抗震性能的一个关键问题。螺旋箍筋柱在耗能能力和抵抗变形的能力方面,要明显优于普通箍筋柱,其承载能力和抗震性能有大幅提升。由于圆形螺旋箍筋的约束能力要优于矩形螺旋箍筋,对配置圆形复合螺旋箍筋钢筋混凝土方柱进行力学性能研究具有着很大的理论意义和工程价值。本文将圆形螺旋箍筋和普通方形箍筋配合使用形成圆形复合螺旋箍筋,对8根混凝土柱试件进行了轴压、小偏压试验,重点研究了圆形复合螺旋箍筋柱的轴压、小偏压极限承载力及延性性能,并和方形复合螺旋箍筋柱、普通箍筋柱进行了受力性能对比,分析了混凝土、纵筋、箍筋随荷载的变化过程,通过试验数据和有限元模拟数据对影响轴压承载力及延性的因素进行了研究。结果表明,配置复合螺旋箍筋可以有效提高钢筋混凝土方柱的轴压和小偏压抗压承载力、峰值应变和极限应变,且圆形复合螺旋箍筋对构件承载力和延性的提高均优于方形复合螺旋箍筋。复合螺旋箍筋在小偏压构件中起到的约束作用相比轴压构件已经减弱。螺旋箍筋间距、直径、强度是影响混凝土柱承载力和延性的重要因素。最后分析了圆形复合螺旋箍筋约束混凝土的受力特点,结合规范的轴压及小偏压计算公式,提出配置圆形复合螺旋箍筋钢筋混凝土方柱的轴压及小偏压计算方法。

关键词：复合螺旋箍筋轴压小偏压承载力延性