【摘 要】
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海水海砂混凝土最显著的弊端是氯离子腐蚀钢筋,在不考虑氯盐对钢筋的腐蚀作用时,海水海砂混凝土和普通淡水河砂混凝土在流动性、力学性能和耐久性方面无明显区别。目前针对海水海砂中氯盐腐蚀钢筋的处理方法主要有:混合法、淡化海砂法、添加阻锈剂法、使用耐腐蚀纤维筋或涂层钢筋、利用组合构件避免氯离子与钢筋的直接接触,但这些处理办法都各有弊端。本文采用构件叠合,提出一种易施工、造价低且力学性能优良的叠合柱形式规避海
【基金项目】
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海水海砂混凝土最显著的弊端是氯离子腐蚀钢筋,在不考虑氯盐对钢筋的腐蚀作用时,海水海砂混凝土和普通淡水河砂混凝土在流动性、力学性能和耐久性方面无明显区别。目前针对海水海砂中氯盐腐蚀钢筋的处理方法主要有:混合法、淡化海砂法、添加阻锈剂法、使用耐腐蚀纤维筋或涂层钢筋、利用组合构件避免氯离子与钢筋的直接接触,但这些处理办法都各有弊端。本文采用构件叠合,提出一种易施工、造价低且力学性能优良的叠合柱形式规避海水海砂与钢筋直接接触,从根源上解决腐蚀问题。本文以PVC/GFRP管海水海砂混凝土叠合柱为研究对象,采用拟静力模型试验和Abaqus模拟相结合的方法,对叠合柱的抗震性能及压弯承载力等主要力学指标及其影响因素进行了讨论。（1）通过9个PVC/GFRP管海水海砂混凝土叠合柱的低周往复加载实验,得到了隔离套管类型、芯柱海水海砂混凝土面积占比和轴压比等参数对该种叠合柱的抗震性能指标的影响规律。实验结果表明:在套管类型方面,以PVC波纹管作为套管的叠合柱延性和耗能不如PVC普通管;PVC普通管和GFRP管分别作为套管在壁厚相差不大时,对此种叠合柱加载前期的力学性能影响较小,但环向刚度更大的GFRP管在峰值荷载过后对芯柱混凝土提供的套箍作用会延缓侧向承载力的下降;以柱底缠绕CFRP布的PVC管作为套管的叠合柱的综合力学性能最优,此种套管形式不仅环形刚度较大能在峰值荷载过后对芯柱混凝土产生套箍约束作用进而对延性和耗能起到较好的补充作用,而且缠绕CFRP布的PVC管也能与外包层混凝土产生较好的界面粘结;轴压比从0.25升到0.5会显著降低叠合柱峰值位移,导致下降段过于陡峭进而过早破坏;芯柱的外包混凝土保护层变薄会导致外包层混凝土过早的压碎脱落;PVC管、GFRP管和CFRP布能发挥类似的箍筋的抗剪作用进而缓解受剪裂缝的发展;采用长宽比为2、抗侧方向设置较大的截面高度的叠合柱更能充分发挥材料的力学性能。（2）采用Abaqus模拟滞回往复加载提取的骨架曲线与实验加载曲线较为吻合,验证了模型的有效性后进行缩尺柱和足尺柱的参数分析,得出以下结论:由于足尺柱相对于缩尺柱,芯柱海水海砂混凝土占比更高,故在足尺柱中芯柱混凝土强度对此种叠合柱力学性能的影响相较于缩尺柱变大,而外包层混凝土产生的影响削弱;随着芯柱混凝土强度的提高,叠合柱峰值荷载也会增大,但峰值荷载过后芯柱中距离受压区边缘的混凝土相继压碎故下降段趋于陡峭。外包层混凝土强度的提高也会增大叠合柱的峰值荷载且使下降段趋于陡峭;纵筋变粗以及屈服强度的提高均能增强此种叠合柱屈服直至破坏的侧向承载能力;套管管径变大即芯柱海水海砂混凝土面积占比的提高对力学性能的损伤较小,故采用较大的套管管径能获得更佳的经济效益;套管壁变厚对此种叠合柱力学影响的可以忽略,壁厚能抵御氯离子的侵蚀即可;此种叠合柱同样具有大小偏心受压两种破坏模式,轴压比对承载力和延性的影响与常规的钢筋混凝土柱类似。（3）借鉴钢管混凝土叠合柱规程和混凝土结构设计规范,对比分析了此种叠合柱的压弯承载力,发现2005版叠合柱规程会低估此种叠合柱压弯承载力,2018版叠合柱规程会高估此种叠合柱压弯承载力。把此种叠合柱看成全截面均为芯柱混凝土强度的普通钢筋混凝土柱能准确预测大偏心受压破坏状态下的可承受弯矩,而把此种叠合柱看成全截面均为外包层混凝土强度的普通钢筋混凝土柱能准确预测小偏心受压破坏状态下的可承受弯矩。该论文有图51幅,表15个,参考文献117篇。
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