型钢外包活性粉末混凝土柱偏压性能试验研究

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活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,RPC)是研究人员于20世纪90年代研发出的一种具有超高性能的新型水泥基复合材料。RPC具有较高的抗压抗折强度、高韧性以及优异的耐久性,已成为国际工程材料领域一个新的研究热点。由于 RPC作为建筑材料具有普通混凝土难以比拟的优良力学性能及耐久性能,使其在土木工程建设中有着广阔的应用前景。随着国内外学者对 RPC基本性能的深入研究了解,RPC在桥梁、房屋、隧道、海洋和修复加固等领域中的工程应用越来越广泛,对其结构受力性能的研究也越来越迫切。  型钢混凝土结构是指在混凝土中配置型钢或以配型钢为主的组合结构。相比普通钢筋混凝土结构,型钢混凝土结构具有高承载能力、较好的耐久性能以及优良的抗震性能等优点。型钢混凝土柱被广泛应用于多高层及对底部空间要求比较大的建筑物中,随着柱子承担的轴力越来越大,而建筑物承重柱关系到建筑物在大震下能否倒塌,对型钢混凝土柱所使用混凝土的强度及延性提出了更高的要求。在国内外学者对 RPC和型钢混凝土结构进行了深入研究的基础上,提出了型钢外包RPC这种强强联合的组合结构,充分利用普通型钢混凝土结构受力性能及 RPC材料性能的优点,符合现代建筑结构的发展要求。型钢 RPC组合构件的受力性能研究,国内外尚缺乏,本文作为活性粉末混凝土开发和应用研究的一部分,提供了型钢外包活性粉末混凝土(RPC)组合偏压柱的试验依据。本文工作思路如下:  (1)通过对3根单调加载的型钢外包 RPC偏压柱进行破坏试验,研究型钢外包 RPC偏心压受组合柱的受力性能和破坏形态。结果表明,型钢外包 RPC偏压柱具有较强的变形能力,在偏心距为60mm的偏心荷载作用下表现为大偏心受压破坏。型钢外包 RPC偏压柱的极限承载力主要与 RPC强度等级有关,且随 RPC强度等级的提高而增大。依据本文所得到的试验现象和试验结果,提出型钢外包RPC偏压柱的计算基本假定,并在此基础上推导了钢外包 RPC偏压柱的正截面承载力计算公式。  (2)用ANSYS有限元分析软件对各型钢外包RPC组合柱试件的试验过程进行模拟,通过软件提供的通用后处理器,给出了试件裂缝的分布图、极限荷载时 RPC和型钢的应力分布云图。将有限元分析结果与试验测试结果进行对比分析,两者吻合较好。ANSYS有限元软件的分析结果可以为型钢外包 RPC组合柱应用于实际工程提供理论参考。
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