超高性能混凝土免拆模板钢筋混凝土柱抗震性能研究

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本课题组前期对免拆超高性能混凝土(UHPC)模板钢筋混凝土(RC)板以及免拆UHPC模板RC梁进行了静力荷载作用下的试验,表明UHPC模板与后浇混凝土之间粘结性能良好;梁、板构件在峰值荷载之前未发现UHPC模板与后浇混凝土之间出现粘结-滑移裂缝。但对反复荷载作用下的免拆UHPC模板RC柱,其性能如何,尚需通过试验研究应予以探讨。因此,本文拟对免拆UHPC模板RC柱的抗震性能进行研究。主要研究内容及成果如下:(1)考虑剪跨比、轴压比、保护层厚度和箍筋间距,设计制作了6根免拆模板柱和1根RC对比柱试件,对其进行拟静力加载试验,研究其破坏形态、滞回性能、变形和耗能能力以及强度和刚度退化规律等。结果表明,与加载方向垂直的免拆UHPC模板约在试件峰值荷载的70%时发生剥离,与加载方向平行的UHPC模板在试件最终破坏时剥离;在剪跨比、轴压比和箍筋数量均分别相同的条件下,由UHPC模板加10mm混凝土作为保护层的试件,其抗震性能相对较好,但其承载力和前期刚度略有减小。(2)基于ABAQUS软件,建立了免拆UHPC模板RC柱的有限元模型,对试件受力及破坏过程进行了数值模拟,验证了有限元模型的精确性。基于本文建立的有限元模型,考虑各试验设计参数的变化,对这种柱的抗震性能进行了深入分析,结果表明,模拟滞回曲线与试验滞回曲线趋势走向相似;轴压比、剪跨比对免拆模板柱的承载力、变形能力及耗能能力有明显影响。(3)根据柱截面力的平衡方程、变形协调条件以及混凝土、UHPC和钢筋材料的本构模型,推导了这种柱在开裂荷载点、屈服荷载点和峰值荷载点的荷载和位移计算公式,建立了柱顶荷载-位移计算模型。结果表明,荷载和位移计算值与试验值较为接近。为建立这种柱的恢复力模型提供了依据。
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