型钢高强混凝土柱力学性能研究
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摘要
本文从工程实践出发,通过23个型钢高强混凝土柱的低周反复加载试验,就这一课题开展了深入的研究分析,并完成以下主要研究工作:
1.通过23个型钢高强混凝土柱的低周反复加载实验,得到压、弯、剪共同作用下型钢高强混凝土柱的破坏形态,分析了剪跨比、轴压比、配箍率、混凝土强度对型钢高强混凝土柱抗震性能的影响。
2.从大、小偏心界限破坏时力的平衡条件出发,推导剪跨比较大而发生弯曲型破坏的型钢高强混凝土的轴压比限值,分析型钢截面特性和含钢量对轴压比限值的影响;通过对试验结果的对比分析,提出剪跨比较小而发生剪切斜压破坏或剪切粘结破坏的型钢高强混凝土柱的轴压比限值;通过分析配箍率对构件延性的影响,提出不同配箍率情况下型钢高强混凝土柱的轴压比限值。
3.通过粘贴在箍筋上的应变片和型钢腹板上的应变花,得到不同破坏形态下箍筋的应力-应变、型钢腹板的剪应力-剪应变状态,分析了箍筋、型钢腹板以及混凝土的抗剪作用,揭示型钢高强混凝土柱在水平荷载作用下的抗剪机理;根据不同破坏形态下的抗剪机理,经理论推导提出型钢高强混凝土柱不同破坏形态的抗剪承载能力计算公式;通过分析影响型钢高强混凝土柱抗剪承载能力的主要因素,提出型钢高强混凝土柱抗剪承载能力的实用计算公式。
Based on engineering practice, experiment of 23 SRHC (steel reinforced high-strength concrete) columns subjected to low cyclic reversed lateral loads is carried out, and the result is analyzed. The major work is illustrated below:
1. Based on the experiment of 23 SRHC columns subjected to low cyclic reversed lateral loads, the main failure patterns of SRHC columns under combining flexure, compression and shear force are obtained. And the influence of shear ratio, axial compression ratio, stirrup ration and grade of concrete strength on the aseismic performance of SRHC columns is analyzed.
2. The limited values of axial compression ratio in ductile damage for SRHC columns are derived based on the balanced condition of forces in the case of balanced failure. The influence of steel section characteristic and steel ratio on the limited values of axial compression ratio is analyzed. Based on the experimental result, shear diagonal failure or shear-bond failure of SRHC columns owning to small shear ratio is analyzed and the limited value of axial compression is presented. Based on the analysis of the influence of stirrup ratio on the ductility, the limited value of axial compression ratio with different stirrup ratios is presented.
3. Based on the strain gauge on the stirrup and the strain rosette on the web, the stresses and strains of stirrup in different failure patterns and the states of shear stress and strains on the web are obtained. The shear resistance of stirrup, web and concrete is analyzed. The shear resistance of SRHC columns which is under level load is opened out. Based on the failure patterns of shear resistance, the calculating formula for shear capacity of SRHC column on different failure patterns is presented. Based on the analysis of the major factors which affect the shear resistance, the calculating formula for shear capacity of SRHC column is presented.
1.通过23个型钢高强混凝土柱的低周反复加载实验,得到压、弯、剪共同作用下型钢高强混凝土柱的破坏形态,分析了剪跨比、轴压比、配箍率、混凝土强度对型钢高强混凝土柱抗震性能的影响。
2.从大、小偏心界限破坏时力的平衡条件出发,推导剪跨比较大而发生弯曲型破坏的型钢高强混凝土的轴压比限值,分析型钢截面特性和含钢量对轴压比限值的影响;通过对试验结果的对比分析,提出剪跨比较小而发生剪切斜压破坏或剪切粘结破坏的型钢高强混凝土柱的轴压比限值;通过分析配箍率对构件延性的影响,提出不同配箍率情况下型钢高强混凝土柱的轴压比限值。
3.通过粘贴在箍筋上的应变片和型钢腹板上的应变花,得到不同破坏形态下箍筋的应力-应变、型钢腹板的剪应力-剪应变状态,分析了箍筋、型钢腹板以及混凝土的抗剪作用,揭示型钢高强混凝土柱在水平荷载作用下的抗剪机理;根据不同破坏形态下的抗剪机理,经理论推导提出型钢高强混凝土柱不同破坏形态的抗剪承载能力计算公式;通过分析影响型钢高强混凝土柱抗剪承载能力的主要因素,提出型钢高强混凝土柱抗剪承载能力的实用计算公式。
Based on engineering practice, experiment of 23 SRHC (steel reinforced high-strength concrete) columns subjected to low cyclic reversed lateral loads is carried out, and the result is analyzed. The major work is illustrated below:
1. Based on the experiment of 23 SRHC columns subjected to low cyclic reversed lateral loads, the main failure patterns of SRHC columns under combining flexure, compression and shear force are obtained. And the influence of shear ratio, axial compression ratio, stirrup ration and grade of concrete strength on the aseismic performance of SRHC columns is analyzed.
2. The limited values of axial compression ratio in ductile damage for SRHC columns are derived based on the balanced condition of forces in the case of balanced failure. The influence of steel section characteristic and steel ratio on the limited values of axial compression ratio is analyzed. Based on the experimental result, shear diagonal failure or shear-bond failure of SRHC columns owning to small shear ratio is analyzed and the limited value of axial compression is presented. Based on the analysis of the influence of stirrup ratio on the ductility, the limited value of axial compression ratio with different stirrup ratios is presented.
3. Based on the strain gauge on the stirrup and the strain rosette on the web, the stresses and strains of stirrup in different failure patterns and the states of shear stress and strains on the web are obtained. The shear resistance of stirrup, web and concrete is analyzed. The shear resistance of SRHC columns which is under level load is opened out. Based on the failure patterns of shear resistance, the calculating formula for shear capacity of SRHC column on different failure patterns is presented. Based on the analysis of the major factors which affect the shear resistance, the calculating formula for shear capacity of SRHC column is presented.
引文
[1] 赵鸿铁著. 钢与混凝土组合结构. 北京: 科学出版社, 2001.
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