為研究塑鋼纖維輕骨料混凝土空心柱的抗震性能,設(shè)計(jì)了6根塑鋼纖維輕骨料混凝土空心柱和1根塑鋼纖維輕骨料混凝土實(shí)心柱,通過擬靜力試驗(yàn),研究其破壞模式、滯回性能、耗能能力和受剪承載力等。試驗(yàn)結(jié)果表明:空心率和開孔形式對(duì)空心柱的抗震性能均有較大影響,空心率較小時(shí),塑鋼纖維輕骨料混凝土空心柱的抗震性能與實(shí)心柱相似,且延性會(huì)有小幅增長(zhǎng);圓孔空心柱的延性和耗能能力優(yōu)于方孔空心柱的,并隨著空心率的增加,二者的差異更加明顯;圓孔空心柱的受剪承載力略有不足,兩者差異不會(huì)因空心率的變化而改變。在此基礎(chǔ)上,建立了塑鋼纖維輕骨料混凝土空心柱的受剪承載力計(jì)算式,其計(jì)算值與試驗(yàn)值吻合良好。 

【文章來(lái)源】：建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào). 2020,41(S2)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【部分圖文】：

試件尺寸及配筋

試驗(yàn)中利用電液伺服程控結(jié)構(gòu)試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行擬靜力加載,采用位移控制加載,加載裝置見圖2。首先由量程為1 000 kN的液壓千斤頂施加恒定軸向壓力,然后通過水平作動(dòng)器施加低周往復(fù)荷載。試驗(yàn)中采用位移控制先以1 mm的倍數(shù)控制位移,當(dāng)達(dá)到屈服位移Δy(以荷載-位移曲線出現(xiàn)明顯拐點(diǎn)判定試件的屈服)后,再以屈服位移Δy的倍數(shù)(1Δy、1.25Δy、1.5Δy、1.75Δy、2.0Δy、2.25Δy、2.5Δy……)控制循環(huán)加載,每級(jí)控制位移循環(huán)3次,直至水平荷載下降到峰值荷載的85%,停止加載。為測(cè)量試件頂部水平位移即試件的層間相對(duì)位移,柱頂加載點(diǎn)處布置1#位移傳感器(1#LVDT);為測(cè)量柱底塑性鉸的彎曲變形,在柱底布置2#、3#LVDT;為保證位移計(jì)讀數(shù)不受試件整體水平微小滑動(dòng)的影響,在支座處布置4#LVDT,位移計(jì)布置如圖3所示。為記錄加載過程中試件塑性鉸區(qū)鋼筋的應(yīng)變,在柱底箍筋上預(yù)埋8個(gè)應(yīng)變片,縱向鋼筋上預(yù)埋6個(gè)應(yīng)變片,應(yīng)變片布置如圖3所示。

各試件破壞后的裂縫分布如圖4所示。在加載初期(水平位移加載至4 mm),試件RC出現(xiàn)水平裂縫,裂縫發(fā)展速度較慢,隨著加載的進(jìn)行,出現(xiàn)纖維崩斷的聲音,裂縫斜向發(fā)展并出現(xiàn)豎向裂縫,破壞時(shí)裂縫主要分布在柱高400 mm以下,混凝土剝落范圍較小。加載至4.5Δy時(shí),試件RC呈剪切破壞特征,原因是當(dāng)其水平荷載下降至峰值荷載的85%后,未及時(shí)結(jié)束加載。對(duì)于空心率為5%的試件CH-1、SH-1,其破壞現(xiàn)象與實(shí)心柱相似,加載初期(4 mm～2Δy)以水平裂縫為主,裂縫發(fā)展速度慢,加載至4.5Δy時(shí),試件破壞,裂縫呈發(fā)散狀態(tài)分布,混凝土的剝落量少。隨著空心率的增加,試件裂縫的長(zhǎng)度和寬度逐漸增加,分布高度增大,裂縫處的纖維大部分被拉斷,塑性鉸區(qū)的混凝土剝落現(xiàn)象嚴(yán)重。當(dāng)空心率為16%時(shí),試件CH-3、SH-3的裂縫以剪切斜裂縫為主,由彎曲引起的豎向裂縫出現(xiàn)較晚并且分布較少。各試件雖然呈現(xiàn)出不同的破壞現(xiàn)象,但混凝土的剝落及裂縫擴(kuò)展會(huì)因塑鋼纖維的作用而受到抑制,這與文獻(xiàn)[12]中聚丙烯纖維對(duì)試件破壞現(xiàn)象的改善作用相似。當(dāng)空心率相同時(shí),對(duì)比兩種開孔形式試件的破壞現(xiàn)象可以發(fā)現(xiàn),圓孔空心柱試件裂縫長(zhǎng)度呈短而密的分布,主要裂縫的分布高度和寬度均低于方孔空心柱的,混凝土的剝落現(xiàn)象也不明顯,如圖4b～4c所示。方孔空心柱試件裂縫出現(xiàn)時(shí)間較早,裂縫會(huì)以更快的速度從柱中下部向兩端延伸,試件接近破壞時(shí)主裂縫的寬度可達(dá)2 mm以上,柱腳混凝土剝落較為嚴(yán)重,如圖4e～4f所示。開孔形式引起破壞現(xiàn)象差異的原因是,在加載時(shí)試件會(huì)因方孔內(nèi)壁的邊角效應(yīng)而使內(nèi)壁應(yīng)力呈不均勻分布,裂縫會(huì)自內(nèi)壁邊角處的薄弱界面快速發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】：
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