钢管约束钢筋高强混凝土轴压短柱力学性能试验研究

论文摘要

钢管约束钢筋高强混凝土是将薄壁钢管外包于钢筋混凝土柱,用钢管替代箍筋,钢管不直接承担纵向荷载,只对核心混凝土起约束作用。本文对圆钢管约束钢筋高强混凝土轴压短柱和方钢管约束钢筋高强混凝土轴压短柱进行了系统的试验研究,具体工作如下:（1）以钢管的径厚比、混凝土强度、钢管高径比、钢管屈服强度及试件有无纵筋为主要参数进行了20个圆钢管约束钢筋高强混凝土轴压短柱的试验研究。试验结果表明,在混凝土强度较高以及钢管的径厚比较大的情况下,单纯改变构件的钢管高径比不能改变构件的破坏模式。纵向钢筋的存在在本文所研究的范围内不能改变构件的破坏模式。通过试验,获得了各试件的轴向压力（N）与试件纵向应变（ε）的关系曲线。试验结果表明:各组试件的钢管均在试件峰值荷载点处屈服;各组试件中,钢管的高径比对试件的承载力无明显影响;相同构件模式条件下,钢管屈服强度高的试件轴压承载力较高,但钢管屈服强度对构件弹性刚度及延性无明显影响;随混凝土强度、径厚比的提高,构件的延性均降低。（2）以钢管的宽厚比、混凝土强度、钢管高宽比及试件有无纵筋为主要参数进行了20个方钢管约束钢筋高强混凝土轴压短柱的试验研究。试验结果表明,在混凝土强度较高和钢管宽厚比较大的情况下,单纯改变构件的钢管高宽比不能改变构件的破坏模式。纵向钢筋的存在在本文所研究的范围内不能改变构件的破坏模式。通过试验,获得了各试件的轴向压力（N）与试件纵向应变（ε）的关系曲线。试验结果表明:各组试件中,钢管的高宽比对试件的承载力无明显影响;相同构件模式条件下,随混凝土强度的提高,构件的延性降低。（3）根据试验中测定的逐级荷载下钢管外表面的纵向应变和环向应变,通过应力分析,得到了钢管在试件达到峰值荷载点时钢管中的纵向应力、环向应力与钢管对核心混凝土的紧箍力,将处于复杂受力状态的钢管和混凝土综合工作性能分解开来,对钢管和核心混凝土的相互作用关系得到了更明确和深刻的认识。（4）采用了莫尔-库仑理论求得了构件的剪切承载力公式,并采用了混凝土压溃理论求得了构件的压溃承载力公式,两种公式的结果均与试验结果吻合较好,为钢管约束钢筋高强混凝土的工程应用提供了可靠的依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 钢管约束混凝土的特点及概况
• 1.2 钢管约束混凝土的应用现状
• 1.3 钢管约束混凝土的研究现状
• 1.4 本文的主要工作
• 第2章 圆钢管约束钢筋高强混凝土轴压短柱力学性能试验研究
• 2.1 概述
• 2.2 圆钢管约束钢筋高强混凝土轴压短柱的设计与制作
• 2.2.1 试件的设计与制作
• 2.3 试验
• 2.3.1 试验装置
• 2.3.2 加载制度
• 2.4 试验结果
• 2.4.1 构件破坏模式
• 2.4.2 圆钢管约束混凝土轴压短柱的N-ε关系曲线
• 2.4.3 各参数对圆钢管约束钢筋高强混凝土轴压短柱力学性能影响
• 2.4.4 荷载-钢管应变曲线
• 2.5 本章小结
• 第3章 圆钢管约束钢筋高强混凝土短柱轴压承载力分析
• 3.1 概述
• 3.2 圆钢管约束钢管高强混凝土轴压短柱的应力分析
• 3.2.1 应力分析方法的建立
• 3.2.2 应力分析结果
• 3.2.3 构件峰值荷载点时的钢管应力拟合
• 3.3 圆钢管约束钢筋高强混凝土轴压承载力分析
• 3.3.1 恒侧压下高强混凝土的抗压强度
• 3.3.2 圆钢管约束钢筋高强混凝土轴压短柱剪切承载力分析
• 3.3.3 圆钢管约束钢筋高强混凝土轴压短柱的压溃承载力分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 方钢管约束钢筋高强混凝土轴压短柱力学性能试验研究
• 4.1 概述
• 4.2 方钢管约束钢筋高强混凝土轴压短柱的设计与制作
• 4.2.1 试件的设计与制作
• 4.3 试验
• 4.3.1 试验装置
• 4.3.2 加载制度
• 4.4 试验结果
• 4.4.1 破坏模式
• 4.4.2 方钢管约束混凝土轴压短柱的N? ε关系曲线
• 4.4.3 各参数对方钢管约束钢筋高强混凝土轴压短柱力学性能影响
• 4.4.4 荷载-钢管应变曲线
• 4.5 本章小结
• 第5章 方钢管约束钢筋高强混凝土短柱轴压承载力分析
• 5.1 概述
• 5.2 方钢管约束钢筋高强混凝土轴压短柱的应力分析
• 5.2.1 应力分析方法的建立
• 5.2.2 应力分析结果
• 5.2.3 构件达到峰值荷载点时钢管应力拟合
• 5.3 方钢管约束钢筋高强混凝土短柱轴压承载力分析
• 5.3.1 方钢管约束钢筋高强混凝土构件的有效约束应力
• 5.3.2 方钢管约束钢筋高强混凝土轴压短柱剪切承载力分析
• 5.3.3 方钢管约束钢筋高强混凝土轴压短柱混凝土压溃承载力分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢