【摘 要】
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目前国内外学者对高韧性水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composites,以下简称“ECC”)研究逐渐增多,特别在各大高校的学者,对ECC材料研究占绝大多数。因高韧性水泥基复合材料有较好控裂能力和抗拉能力,为利用ECC材料的优点,把这类新型复合材料用于偏压构件力学性能分析实验,研究其是否能改善构件承载能力和控制裂缝能力。在柱设计时,柱构件考虑承受轴向力为主,但实际
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目前国内外学者对高韧性水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composites,以下简称“ECC”)研究逐渐增多,特别在各大高校的学者,对ECC材料研究占绝大多数。因高韧性水泥基复合材料有较好控裂能力和抗拉能力,为利用ECC材料的优点,把这类新型复合材料用于偏压构件力学性能分析实验,研究其是否能改善构件承载能力和控制裂缝能力。在柱设计时,柱构件考虑承受轴向力为主,但实际工程中,以偏心受压为主。当处于偏心受压状态时,其受力状态比较复杂。因此,本文对ECC型钢组合柱在偏心受压作用下的力学性能进行研究分析。以偏心距、PVA(Polyvinyl alcohol,以下简称“PVA”)纤维体积率为变化参数设计6根ECC型钢组合柱试件进行偏心受压试验,分析PVA纤维体积率和偏心距对构件力学性能产生的影响。在进行试验分析后并建立有限元分析,在验证模型和试验吻合时,对有H型钢组合柱和无H型钢组合柱进行对比分析,得出有H型钢组合柱和无H型钢组合柱的承载能力实验数据。得出主要结论有:(1)ECC型钢组合柱试验结果可知:偏心距32mm时比偏心距96mm时极限承载能力平均提高了41.6%。可得出:随着偏心距增加,组合柱极限承载能力降低。(2)ECC型钢组合柱在偏压作用下,随着PVA体积率增加,近轴力侧最大压应变增加,远轴力侧拉应变也增加。表明:纤维增加可稳定地给构件提供承载能力。(3)偏心距为32mm时,5#构件极限荷载比1#构件极限荷载增加19.8k N,增加幅度2.6%;偏心距为96mm时,6#构件极限荷载比2#构件极限荷载增加7.0k N,增加幅度1.5%。可得出:PVA纤维含量增加,ECC型钢组合柱极限承载力提高但增幅不大。(4)因偏心距越大构件承载能力越小,同时柱端弯矩大且受包裹ECC较少,构件容易破坏,构件ECC与钢筋混合使用时,可有效控制裂缝和提高承载能力,可知构件随着纤维增加,刚度也在增加,表明纤维和ECC有较好的耦合作用。(5)偏心距为32mm时,含型钢的构件承载能力比不含型钢的构件承载能力提高11%~15%以内,可见型钢增加可有效提高承载能力,偏心距为96mm时,含型钢的构件承载能力比不含型钢的构件承载能力提高5%~7%左右,表明型钢含量增加可以有效提高构件的承载能力,偏心距越小承载能力提高幅度越大。(6)基于钢筋混凝土极限状态设计方法,推导ECC型钢组合柱承载力计算公式。
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