钢板笼混凝土组合柱偏心受压力学性能的试验研究

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钢板笼混凝土组合结构(Prefabricated Cage System-PCS)作为一种新型的混凝土结构,具有很多优点:首先,结构中的钢板笼可由工厂加工而来,从而可以节约成本并且加快工程进度;其次,钢板笼和混凝土具有良好的协同工作性能,钢板笼提高了混凝土的承载能力,混凝土保护层则减少空气对钢板笼的腐蚀;此外,钢板笼混凝土组合结构还有整体性好、变形能力强、延性较好的优点。钢板笼混凝土结构可以广泛应用在结构的不同构件上,这也满足建筑工业化的发展趋势,因此,钢板笼混凝土组合结构具有很广阔的应用前景。  本文在国内外学者研究的基础上,对钢板笼混凝土柱在偏压情况下的受力性能进行了试验研究和理论分析。试验共设置10根试件(9根PCS柱和1根RC柱),通过控制偏心距、纵向含钢率、长细比,着重研究了不同参数对PCS组合柱偏压承载力、延性性能的影响。本文主要完成了以下工作:  (1)通过 PCS组合柱的偏压试验,研究了其工作机理、破坏形态;对影响承载力的因素进行了分析。偏心距是影响 PCS组合柱偏压承载力的主要因素,长细比为4~10时对试件承载力的影响不大,随着纵向含钢率的增大,试件的承载力得到提高,但提高幅度逐渐减小。  (2)通过对PCS组合偏压柱的荷载-挠度曲线以及钢板、混凝土的应变分析,对 PCS组合偏压柱受力过程中的平截面假定以及侧向挠度接近正弦半波曲线进行了验证。PCS组合柱大、小偏压破坏的界限是试件破坏时受拉钢板是否达到屈服;钢材与混凝土的粘结性能不如钢筋混凝土;  (3)本文采用两种方法计算 PCS组合偏压柱的延性性能,结果表明:两种计算方法存在一定比例关系;长细比是影响试件延性主要因素,长细比在4~10变动时,长细比提高,延性变差;相比RC柱,PCS组合偏压柱的延性是相应RC偏压柱的1.5倍。  (4)本文根据拱作用原理,考虑横向钢板条形式和间距的影响,来计算PCS组合柱核心混凝土强度 fcc;针对大、小偏压两种情况分别给出了承载力计算公式,除了PCS-6、PCS-8外,其余试件按照公式计算的结果与试验结果较吻合。
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