方钢管内约束RPC短柱轴压力学性能试验研究

摘要

方钢管活性粉末混凝土是一种新兴的组合形式。活性粉末混凝土拥有超高的强度和极高的脆性，外包钢管的约束使得活性粉末混凝土弹塑性能得以有效改善;另一方面在钢管内填充活性粉末混凝土可以防止钢管壁早期屈曲，增强钢管稳定性。尽管目前国内外已做过一些加强内部约束作用的试验，但极少提及在钢管内部追加布置约束构造，对于此举的效果研究甚少。
　　本文通过对9根不同钢纤维含量、螺旋箍筋间距的方钢管活性粉末混凝土短柱轴压试验，研究了钢纤维含量、螺旋箍筋间距对方钢管活性粉末混凝土短柱轴压承载力及延性的影响，结果表明随着钢纤维掺量增大或螺旋箍筋间距减小，方钢管活性粉末混凝土的变形能力随之提高，螺旋箍筋对核心混凝土的附加约束和钢纤维形成的絮状网罩均能发挥预设作用，且两种方式对试件承载力有不同程度影响，配置箍筋对承载力的提升效果明显。不同内约束方式试件受力过程大致相同，分为弹性阶段、屈曲阶段和破坏阶段，最终破坏形态基本相似，为钢管发生向外鼓屈，内部混凝土压碎。
　　利用ABAQUS有限元分析软件结合本次试验内容建立模型，确定各部件本构模型和单元属性并据实进行装配、模拟分析，比对试验结果验证模型的正确性。进行模拟分析发现配置螺旋箍筋可以改变内部混凝土截面的应力分布情况，显著提升核心混凝土的应力水平进而提高试件的承载能力;随箍筋间距的增大，箍筋的套箍作用逐步减弱，试件的变形能力随之下降直至配箍率小于一定程度，箍筋基本丧失作用。对不同边厚比的试件进行模拟分析，结果表明边厚比对试件承载力和位移延性均有显著影响，边厚比越大，对内部混凝土的套箍作用越明显并且局部屈曲越不易发生，从而使承载力越高，延性性能越好。

目录

声明

摘要

1．1 研究意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本文研究的主要内容

2．1 概述

2．2 试验概况

2．2．1 试件设计与制作

2．2．2 材料性能

2．2．3 加载方案及装置

2．2．4 测点布置及数据采集

2．3 实验现象

2．4 试验结果分析

2．4．1 承载力分析

2．4．2 荷载应变曲线

2．4．3 延性分析

2．4．4 不同约束影响效果分析比较

2．5 本章小结

3．1 概述

3．2 有限元理论基础

3．3 本构关系的确定

3．3．1 钢材的本构关系

3．3．2 RPC的本构关系

3．4 有限元单元选择及网格划分

3．5 界面模型及边界条件

3．6 本章小结

4．1 试件变形图

4．2 试件应力云图

4．3 承载力分析结果

4．4 荷载-应变分析结果

4．5 影响因素模拟分析

4．5．1 螺旋箍筋间距影响

4．5．2 壁厚的影响

4．6 本章小结

5．1 本文主要结论

5．2 展望

参考文献