钢管RPC短柱轴压性能和推出试验研究

摘要

钢管RPC柱(RPC-filled steel tubes，RFSTs)是在钢管中内填RPC(ReactivePowder Concrete)形成的组合柱。用钢管克服RPC的高脆性，保证高强度优势的发挥，使该构件在超高层、大跨、重载结构中具有良好的应用前景。本文在总结国内外钢管混凝土柱轴压和推出试验研究成果的基础上，对钢管RPC短柱轴心受压和粘结滑移的力学性能进行了深入的试验研究。主要研究内容如下：
　　(1)简要总结了已有钢管混凝土短柱轴压和推出试验研究成果，提出钢管RPC短柱力学性能试验研究的必要性。
　　(2)对5根钢管RPC柱进行推出试验研究，对试验过程和试验现象进行了描述和观察。试验得到了钢管RPC柱在推出荷载下的V-s、τ-s曲线和位置应变图;提出了钢管RPC柱粘结强度计算公式和应用条件;在分析了钢管RPC柱的界面状态的基础上，建立了微观内锁与界面状态直接的联系;提出宏观内锁的约束本质并在已有试验基础上对两类V-s曲线的分类原则和机理进行了分析。
　　(3)对31根钢管RPC轴压短柱的试验研究，对试验准备过程进行了介绍，对试验现象进行了描述;得到了荷载-平均应变（N-εc）曲线、荷载-钢管应变(N-ε)曲线、钢管纵应变-横应变(εh-εv)曲线并进行了分析;分析了径厚比D/t、加载方式和界面状态等变量的影响;基于试验数据得到钢管平均应变包络线;在典型试验结果上拟合得到钢管RPC短柱极限承载力公式。
　　(4)通过编制计算程序，对在轴压力和推出荷载下的钢管RPC短柱进行了内力分解分析。在对钢管RPC轴压试验内力分析中，得到两种材料之间轴力分配关系;分析了不同加载方式、不同界面状态对内力分配关系的影响;得到了钢管的应力路径;建议了钢管约束RPC短柱的极限承载力计算公式。在对推出试验的内力分析中，得到了约束应力分布图，从力学角度解释了宏观内锁的约束本质。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题的背景和意义

1．2 钢管混凝土柱的研究概况

1．2．1 国外钢管混凝土柱研究概况

1．2．2 国内钢管混凝土柱的研究概况

1．3 钢管混凝土柱粘结滑移研究概况

1．4 钢管RPC短柱的研究概况

1．5 本文所做的工作

第2章 推出试验过程及分析

2．1 引言

2．2 试件的设计与制作

2．2．1 圆钢管RPC推出压试验柱试件设计和制作

2．2．2 试验材料性能

2．3 试验加载和测量方案

2．3．1 试验加载仪器

2．3．2 测试装置及测点布置

2．3．3 试验加载制度

2．3 试验现象

2．4 推出试验结果与分析

2．4．1 推出力-滑移量全曲线(V-s)与平均切应力-滑移量曲线(τ-s)

2．4．2 传统的V-s曲线与抗剪粘结力的构成

2．4．3 基于钢管RPC柱推出试验的机理分析

2．5 本章小结

第3章 轴压试验过程及分析

3．1 引言

3．2 试件的设计与制作

3．2．1 圆钢管RPC轴压试验柱试件设计和制作

3．2．2 试验材料性能

3．3 试验加载和测量方案

3．3．1 试验加载仪器

3．3．2 测试装置及测点布置

3．3．3 试验加载制度

3．4 钢管RPC短柱轴心受压试验现象

3．4．1 CEN组

3．4．1 CCN、CCL和CCP组

3．5 钢管RPC短柱轴压试验结果分析

3．5．1 破坏形态

3．5．2 极限承载力

3．5．3 荷载-平均应变全曲线

3．5．4 轴压短柱的力与纵、横应变关系曲线

3．5．5 钢管平均应变包络图

3．5．6 圆钢管RPC短柱承载力计算公式

3．6 本章小结

第4章 钢管RPC短柱轴压和推出试验内力分解分析

4．1 引言

4．2 钢管RPC短柱的内力分解分析

4．2．1 内力分解分析方法

4．2．2 钢管RPC短柱内力分析结果

4．2．6 推出试验后的钢管对RPC的宏观内锁

4．3 钢管的应力路径

4．4 宏观内锁中的约束应力

4．5 钢管约束RPC柱的极限承载力分析

4．6 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录