鋼管活性粉末混凝土柱受壓性能試驗(yàn)與理論研究.pdf

1、將活性粉末混凝土灌入鋼管形成鋼管活性粉末混凝土后，鋼管約束了混凝土，在軸心受壓荷載下，混凝土三向受力，可延緩其縱向開裂;同時(shí)混凝土可以延緩或避免薄壁鋼管過早地發(fā)生局部屈曲。兩種材料相互彌補(bǔ)了彼此的弱點(diǎn)，具有超高強(qiáng)度、高韌性、高耐久性，在土木工程領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。為研究鋼管活性粉末混凝土柱的受壓性能，本文通過短柱試驗(yàn)、長(zhǎng)柱試驗(yàn)對(duì)鋼管活性粉末混凝土柱的受壓性能進(jìn)行了研究。分析了短柱的受力機(jī)理，得到了核心活性粉末混凝土的本構(gòu)模型，為活性

2、粉末混凝土規(guī)范的編制提供依據(jù)。論文主要工作如下:
　　(1)進(jìn)行了一批鋼管活性粉末混凝土短柱試驗(yàn)，通過變化加載方式、套箍系數(shù)等影響因素，分析了各因素對(duì)試件破壞形式、荷載-變形曲線、極限承載力的影響。研究表明:加載方式本身對(duì)試件的破壞形態(tài)及極限承載力影響不大，主要的影響因素仍為套箍系數(shù)。套箍系數(shù)較小時(shí)，試件表現(xiàn)為剪切破壞;套箍系數(shù)較大時(shí)，試件成腰鼓狀鼓曲。
　　(2)進(jìn)行了一批鋼管活性粉末混凝土長(zhǎng)柱試驗(yàn)，通過變化長(zhǎng)細(xì)比和套箍系

3、數(shù)，分析了各因素對(duì)試件破壞形式、荷載-變形曲線、極限承載力的影響。研究表明:長(zhǎng)柱試件的破壞基本屬非彈性失穩(wěn)破壞類型，其中長(zhǎng)細(xì)比較小的試件除彎曲失穩(wěn)破壞外還伴隨著局部受壓鼓曲破壞，長(zhǎng)細(xì)比越小，試件的延性破壞特點(diǎn)越明顯，隨著長(zhǎng)細(xì)比的增加，試件也由強(qiáng)度破壞逐漸轉(zhuǎn)向失穩(wěn)破壞;在相同套箍系數(shù)下，隨著長(zhǎng)細(xì)比的增加，鋼管活性粉末混凝土長(zhǎng)柱的極限承載力和極限位移都逐漸降低。
　　(3)在已有活性粉末混凝土常規(guī)三軸壓縮試驗(yàn)基礎(chǔ)上，計(jì)算分析得到了活性

4、粉末混凝土Mohr-Coulomb破壞準(zhǔn)則及Willam-Warnke破壞準(zhǔn)則的待定參數(shù)。在此基礎(chǔ)上對(duì)鋼管活性粉末混凝土短柱及長(zhǎng)柱的極限承載力進(jìn)行了理論推導(dǎo)，獲得了短柱的承載力計(jì)算公式;對(duì)鋼管活性粉末混凝土長(zhǎng)柱及中長(zhǎng)柱進(jìn)行了界定，并推導(dǎo)了相應(yīng)的長(zhǎng)柱及中長(zhǎng)柱極限承載力計(jì)算公式。
　　(4)對(duì)鋼管活性粉術(shù)混凝土短柱進(jìn)行了全過程彈塑性分析，并提出了判斷鋼管活性粉末混凝土短柱達(dá)到極限承載力時(shí)鋼管環(huán)向是否屈服的特征套箍系數(shù)ξ0，此系數(shù)也是判

5、斷鋼管活性粉末混凝土柱的軸壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線峰值應(yīng)力后發(fā)展趨勢(shì)的依據(jù)。
　　(5)對(duì)鋼管及核心活性粉末混凝土進(jìn)行了受力分析，并提出了核心活性粉末混凝土約束本構(gòu)模型。研究表明核心活性粉末混凝土峰值強(qiáng)度隨著鋼材屈服強(qiáng)度、套箍系數(shù)及活性粉末混凝土軸心抗壓強(qiáng)度的提高而提高，基于此給出了核心活性粉末混凝土峰值強(qiáng)度及峰值應(yīng)變的計(jì)算公式。
　　(6)基于鋼管的環(huán)向、縱向應(yīng)力及變形試驗(yàn)數(shù)據(jù)，提出了鋼管活性粉末混凝土柱鋼管的受力模型。并揭示了鋼