约束混凝土柱的轴压性能研究

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1、铁道建筑2010年第3期RailwayEngineering1O3文章编号：1003—1995(2010)03—0103—03约束混凝土柱的轴压性能研究郭永昌，李丽娟，杨洋，刘锋(广东工业大学土木与交通工程学院，广州510006)摘要：通过9种不同材料分别约束低强混凝土、高强混凝土、橡胶混凝土短柱的轴心受压试验，研究了约束混凝土柱的承载性能，给出了约束混凝土柱的荷载与纵向应变关系曲线。研究结果表明，外裹材料对低强混凝土柱的承载力影响比对高强混凝土柱的影响要大，约束低强混凝土柱时承载力和延性比约束高强混凝土柱时提高幅度大。CFRPPE管、

2、CFRP—PVC管和CFRP约束混凝土柱的承载力提高较大，这种复合管材可用来开发新的约束混凝土柱。关键词：约束混凝土柱高强混凝土橡胶混凝土纤维复合材料轴压性能承载力中图分类号：TU528文献标识码：A根试件的轴心受压试验，圆柱体的直径为165mm，长O引言为495mm。近年来，纤维复合材料由于其优异的物理力学性1．1．1核心混凝土原材料能在土木工程中得到广泛应用，最具代表性的例子为①水泥：采用广州石井水泥公司生产的石井牌P纤维加固混凝土构件、纤维增强混凝土复合材料及纤Ⅱ型32．5R硅酸盐水泥。②外加剂：H．FDN100萘系维代替钢筋受拉

3、构件等。这些应用主要利用了纤维复高效减水剂。③粗骨料：花岗岩碎石，粒径5～2Omm，合材料的轻质、高强、耐腐蚀等特性。混凝土在三向受石质新鲜，没有软弱颗粒。④砂：普通黄砂，最大粒径力状态下具有很好的承载性能，钢管混凝土柱的发展5mm，连续级配，细度模数2．30。⑤橡胶粉：试验采用应用就是利用了混凝土的这一特性，但钢材的耐腐蚀广州市恒昌实业有限公司橡胶颗粒厂生产的80目橡性较差，在潮湿和特殊环境中的锈蚀问题一直是钢材胶粉。应用的瓶颈。本文通过9种不同材料，即钢管、PVC1．1．2核心混凝土配合比(聚氯乙烯)管，CFRP(碳纤维布)、GFR

4、P(玻璃纤维混凝土配合比和实际测得的28d立方体抗压强布)、CFRP—PVC管、GFRP—PVC管、PE(聚乙烯)管、度见表1。其中，橡胶改性混凝土是将80目的橡胶粉CFRP—PE管、GFRP—PE管分别约束低强混凝土作为骨料代替了一部分砂和石子，保持砂与石子质量(NSC)、高强混凝土(HSC)、橡胶混凝土(RHSC)柱的比约为1：1．58。轴心受压试验，研究外裹材料对混凝土柱力学性能的表1混凝土配合比影响，分析核心混凝土强度的改变对不同约束材料约束效果的影响。研究目的是利用高分子材料和纤维复合材料开发耐腐蚀新的约束混凝土构件，为复合材

5、料的工程应用及开发新的混凝土构件提供技术依据。1试验研究1．1．3试件外裹材料性能参数1．1试件及材料性能试件外裹管材和外裹FRP的材料性能参数见表本试验所用试件的长径比为L／D=3。共进行272、表3，FRP黏结胶的主要性能指标如表4所示。表2外裹管材的性能参数收稿日期：2009-05—20；修回日期：2009．12．15基金项目：国家自然科学基金(10872052，10802023)；广东省自然科学基金(07117419)；广东省科技计划项目(0711050400013，2008B010600011)作者简介：郭永昌(1974一)，

6、男，山西太原人，副教授，博士。l04铁道建筑March，2010表3外裹CFRP、GFRP性能参数力对比如表5所示。可以看出，不同材料约束混凝土柱的极限承载力提高幅度具有很大的差异性。在外裹材料相同的情况下，随着核心混凝土强度的提高，构件承载力的提高幅度趋于减小。这是由于强度高的混凝土在非弹性阶段中的微裂缝少，其横向变形系数要小于强度低的混凝土，强度高的混凝土破坏面比较光滑，破坏面通常穿过石子和水泥浆而不是绕着骨料表面，而强度低的混凝土剪切斜裂，必须绕过骨料，因此约束剪切强度抗拉强度黏结强度低强混凝土剪切斜裂时，骨料之间产生很大的咬合作

7、18．846．94．2用，在这种情况下，为抑制约束高强混凝土的这种剪切滑移变形所需要的约束力远大于低强混凝土所需的约1．2试验概况束力。这说明约束对强度高的混凝土的效果比对强度试件制作时应使端部的混凝土与管材齐平，以保低的混凝土要差。证在进行轴压试验时，管材与混凝土同时受力。在试表5各种材料约束混凝土柱的极限承载力提高幅度％件中截面按间隔90。对称位置4点各粘贴一片纵向应变片，以测定中截面的纵向应变。将试件直接放置在3000kN液压试验机上，在试件两侧对称布置两个10mm位移计，以监测试件的纵向变形。试验时，根据预估的破坏荷载进行分级加

8、载。在预估极限荷载Ⅳ的75％前，按每级荷载为Ⅳ的1／10分级加载。当荷载达到极限荷载Ⅳ的75％后，’按每级荷载约为Ⅳ的1／15～1／20加载，每级荷载间停2min。当接近极限荷载时，慢速连续加载。当荷载达到