【摘要】：PVC-FRP管混凝土作為一種新型組合結(jié)構(gòu),具有輕質(zhì)高強(qiáng)、延性及耐久性好、整體性高、便于施工等優(yōu)點。目前,PVC-FRP管混凝土結(jié)構(gòu)的研究主要集中在構(gòu)件層次上,關(guān)于PVC-FRP管混凝土柱-鋼筋混凝土梁節(jié)點的研究則極為少見。因此,本文對PVC-FRP管混凝土柱-鋼筋混凝土梁節(jié)點連接方式進(jìn)行試驗研究與理論分析。主要研究內(nèi)容包括以下幾方面:對節(jié)點形式Ⅰ、節(jié)點形式Ⅱ及節(jié)點形式Ⅲ核心區(qū)開展軸壓性能試驗研究。對于節(jié)點形式Ⅰ核心區(qū),主要分析試件高度、環(huán)梁寬度及環(huán)梁配筋率對試件的破壞形態(tài)、承載力、變形、裂縫及等效應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的影響。對于節(jié)點形式Ⅱ核心區(qū),主要分析試件高度、試件直徑及鋼筋網(wǎng)片配筋率對試件的破壞形態(tài)、承載力、變形、裂縫及等效應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的影響。對于節(jié)點形式Ⅲ核心區(qū),主要分析試件高度、環(huán)形箍筋配箍率及芯鋼管含鋼率對試件的破壞形態(tài)、承載力、變形、裂縫及等效應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的影響。結(jié)果表明,在軸壓荷載的作用下,節(jié)點形式Ⅰ和節(jié)點形式Ⅱ核心區(qū)的破壞形態(tài)均為混凝土壓潰破壞。節(jié)點形式Ⅰ和節(jié)點形式Ⅱ核心區(qū)破壞時,試件表面鋼墊板明顯下沉,試件上下表面均存在許多徑向裂縫,試件側(cè)面裂縫的分布形態(tài)有所不同。對于高度為180mm的節(jié)點形式Ⅰ、節(jié)點形式Ⅱ核心區(qū),破壞時,試件側(cè)面均存在很多貫通的豎向裂縫及少量橫向短裂縫;對于高度為240mm的節(jié)點形式Ⅰ和節(jié)點形式Ⅱ核心區(qū),破壞時,試件側(cè)面均出現(xiàn)很多貫通的豎向裂縫及不貫通的橫向短裂縫;對于高度為300mm的節(jié)點形式Ⅰ核心區(qū),破壞時,試件側(cè)面有較多貫通的豎向裂縫、較多橫向短裂縫及一條貫通試件側(cè)面的橫向長裂縫。對于高度為300mm的節(jié)點形式Ⅱ核心區(qū),破壞時,試件側(cè)面有較多貫通的豎向裂縫、較多橫向短裂縫及兩條貫通試件側(cè)面的橫向長裂縫。節(jié)點形式Ⅲ核心區(qū)中,除編號為C1的試件發(fā)生柱上端部壓潰破壞外,其他試件均發(fā)生柱中部或中部偏上處壓潰破壞。節(jié)點形式Ⅲ核心區(qū)破壞時,試件中部混凝土向外鼓脹,所有試件側(cè)面均出現(xiàn)大量上下貫通的豎向裂縫及與豎向裂縫交錯的橫向短裂縫。對于節(jié)點形式Ⅰ核心區(qū),隨著高度的增大,試件屈服越快、極限承載力及變形能力逐漸降低,鋼筋和混凝土應(yīng)變增長速度加快,試件的峰值應(yīng)力和對應(yīng)的峰值應(yīng)變逐漸減小。隨著環(huán)梁寬度和環(huán)梁配筋率的增大,試件屈服越慢、極限承載力及變形能力逐漸提高,鋼筋和混凝土應(yīng)變增長速度減緩,試件的峰值應(yīng)力和對應(yīng)的峰值應(yīng)變逐漸增大。對于節(jié)點形式Ⅱ核心區(qū),隨著高度的增大,試件屈服越快、極限承載力及變形能力逐漸降低,鋼筋和混凝土應(yīng)變增長速度加快,試件的峰值應(yīng)力和對應(yīng)的峰值應(yīng)變逐漸減小。隨著直徑和鋼筋網(wǎng)片體積配筋率的增大,試件屈服越慢、極限承載力及變形能力逐漸提高,鋼筋和混凝土應(yīng)變增長速度減緩,試件的峰值應(yīng)力和對應(yīng)的峰值應(yīng)變逐漸增大。對于節(jié)點形式Ⅲ核心區(qū),隨著試件高度的增大、環(huán)形箍筋配箍率及芯鋼管含鋼率的減小,試件屈服越快、極限承載力及變形能力逐漸降低,鋼筋、芯鋼管及混凝土應(yīng)變增長速度加快,試件的峰值應(yīng)力和對應(yīng)的峰值應(yīng)變逐漸減小。在局壓理論的基礎(chǔ)上,根據(jù)約束混凝土理論和多重約束疊加原理,引入節(jié)點高度影響系數(shù)?_h,推導(dǎo)出與試驗結(jié)果吻合較好的節(jié)點形式Ⅰ和節(jié)點形式Ⅱ核心區(qū)軸壓極限承載力計算公式。在約束混凝土理論的基礎(chǔ)上,根據(jù)極限平衡法及多重約束疊加原理,引入綜合系數(shù)η_d,推導(dǎo)出與試驗結(jié)果吻合較好的節(jié)點形式Ⅲ核心區(qū)軸壓極限承載力計算公式。以Mander模型為基礎(chǔ),結(jié)合節(jié)點核心區(qū)受力特點,提出節(jié)點核心區(qū)峰值應(yīng)力f_c'_c、峰值應(yīng)變修正參數(shù)η及曲線形狀參數(shù)r的計算公式,從而建立與試驗結(jié)果吻合較好的節(jié)點形式Ⅰ、節(jié)點形式Ⅱ及節(jié)點形式Ⅲ核心區(qū)等效應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系模型。在此基礎(chǔ)上,推導(dǎo)出與試驗結(jié)果吻合較好的節(jié)點形式Ⅰ、節(jié)點形式Ⅱ及節(jié)點形式Ⅲ核心區(qū)開裂荷載計算公式。利用有限元分析軟件ABAQUS,建立節(jié)點形式Ⅰ、節(jié)點形式Ⅱ及節(jié)點形式Ⅲ核心區(qū)軸壓有限元分析模型。將有限元計算結(jié)果與試驗結(jié)果進(jìn)行比較,驗證有限元模型的正確性。在此基礎(chǔ)上,利用模型分析軸壓荷載作用下節(jié)點核心區(qū)的受力性能,揭示節(jié)點核心區(qū)的工作機(jī)理。
【學(xué)位授予單位】：安徽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU398.9
【圖文】：

鋼管拉伸試樣

拉伸試樣破壞形態(tài)

（a）鋼管壁厚 4mm （b）鋼管壁厚 6mm （c）鋼管壁厚 圖 2-6 鋼管破壞形態(tài)表 2-5 鋼管力學(xué)性能管厚屈服強(qiáng)度（MPa） 抗拉強(qiáng)度（MPa） 彈性模量（105MPa）泊松比實測值 平均值 實測值 平均值

【參考文獻(xiàn)】

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1 于峰;牛荻濤;;PVC-CFRP管鋼筋混凝土軸壓短柱試驗研究[J];建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報;2013年06期

2 卜永紅;王毅紅;;帶有芯鋼管的鋼管混凝土節(jié)點核心區(qū)豎向承載力分析[J];鐵道建筑;2013年05期

3 聶瑞鋒;徐培蓁;閻宇;;方鋼管混凝土柱抗震性能試驗研究和仿真分析[J];同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2012年11期

4 關(guān)宏波;王清湘;;玻璃纖維增強(qiáng)套管鋼筋混凝土組合柱偏壓承載力計算[J];工業(yè)建筑;2012年10期

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本文編號：2748714