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近年来,随着我国国民经济的迅速发展和对建筑结构质量需求的提高,超细晶高强钢筋以及纤维增强水泥基复合材料(Fiber Reinforced Cementitious Composites,简称FRCC)在我国的工程实际中开始得到一定规模应用和一定程度的推广,国内对使用这些新型材料结构的受力性能研究也有所加强。到目前为止,我国关于超细晶钢筋增强FRCC构件受力性能的研究尚相当缺乏,对超细晶铡筋增强FRCC构件的研究也与发达国家存在较大差距,加强超细晶钢筋增强FRCC受压构件的受力性能研究很有必要。本文以超细晶钢筋FRCC受压柱的受力性能试验为主展开了相关研究。在已有研究成果基础上,进行了10根超细晶钢筋FRCC受压柱的静载试验,研究了轴向荷载偏心距、配筋率、空心率等因素对构件受力性能的影响,并对试验结果进行了分析。主要研究内容及结果包括:
⑴针对规范超细晶钢筋增强FRCC工程应用的需要,在国内外已有研究基础上,制定了超细晶钢筋增强FRCC受压柱的受力性能研究的试验方案。介绍了试验构件的设计、制作情况、主要试验装置和试验方法,叙述了试验中所要观测及记录的内容及所用测量仪器,介绍了并详细描述了构件的安装、加载步骤。
⑵进行了10根超细晶钢筋增强FRCC受压柱的静载试验,重点研究了轴向荷载偏心距、配筋率等变化情况,总结了超细晶钢筋增强FRCC受压柱力学性能的变化规律。
⑶详细叙述了试验构件的受力过程、试验现象及破坏模式。对极限承载力实测值以及采用实测材料强度值计算得到的承载力理论值进行了对比分析。分析了纵向荷载偏心距、配筋率等各主要试验参数对构件的荷载-挠度曲线、荷载-钢筋应变及荷载-FRCC应变曲线的影响。验证了试验构件符合平截面假定。并对本试验的Mu-Nu的相关曲线数据进行了拟合,同理想Nu-Mu相关曲线进行了对比。
⑷在对国内外文献关于超细晶钢筋FRCC强度的取值对比分析和本试验数据的基础上,本文对界限破坏时的相对受压区高度ξb提出了建议取值,为将来新材料列入新规范提供参考。同时对新材料在人防工程中的应用做了展望。
⑸根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2002规定的受压构件的承载力计算方法,计算出所有试验构件的理论值。通过同实测承载力极限值的对比分析证实了以下观点的合理性:现行规范GB50010-2002规定的受压构件的设计计算方法能较好地适用于超细晶钢筋增强FRCC受压构件。