部分预制装配型钢混凝土柱受剪性能试验研究

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部分预制装配型钢混凝土柱(Partially Prefabricated Steel Reinforce Concrete Column,简称PPSRC柱)是在工厂提前预制含有型钢、钢筋骨架的空心外壳,在施工现场现浇内部核心混凝土,二阶段施工形成完整的柱体结构。兼具了预制装配式结构便捷施工与型钢混凝土结构受力良好等方面的诸多优点,同时,进一步提高和推动了型钢混凝土柱工厂预制装配化的程度和工业化模式的发展。完成了18根PPSRC柱在承受水平轴力和侧向集中荷载复合作用下的受剪性能静力试验。同时,设计制作了试验加载时施加轴向荷载的自平衡框架。试验的主要参数包括轴压比、剪跨比、内部现浇混凝土强度等级、截面形式(空心、实心)。通过观察试验现象和破坏形态,并结合试验数据获得了荷载-位移曲线,承载力变化图,材料荷载-应变曲线以及延性系数。试验结果表明:轴压比越大受剪承载力越高,超过一定的限值,轴压比影响作用不大,甚至会降低受剪承载力;剪跨比越大受剪承载力越低,随剪跨比的增大,剪跨比对受剪承载力的影响作用不明显;内部现浇混凝土强度等级的越大受剪承载力越高,但是增长的幅度不大;空心截面试件与实心截面试件对比,发现其也具有良好的承载能力。采用三种组合结构规程中的公式计算PPSRC柱的受剪承载力,所得的计算结果偏于安全,材料的利用率低。基于此,通过对受剪参与贡献的要素讨论分析,提出改进的受剪承载力计算公式,计算结果较为接近,但是离散性较大。提出PPSRC柱的桁架-拱模型,桁架部分的贡献采用修正压力场模型讨论,拱模型引入轴力对抗剪的影响,并考虑型钢对受剪切的贡献,建立了计算结果较为准确的PPSRC柱桁架-拱模型受剪计算方法,但是计算过程复杂。结合试验现象,分析讨论PPSRC柱的工作机理,影响因素,运用试验数据,提出统计回归分析公式,来准确的计算PPSRC柱抗剪承载力,并将所采用的所有计算方法对比分析,统计公式计算结果吻合度较好,离散性小,计算过程简便,建议工程设计应用。
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