高强钢丝-钢复合约束混凝土的力学性能研究开题报告

 2021-08-09 00:43:48

1. 研究目的与意义

混凝土结构常用的约束方法是丰富多样的,这些方法均能在不同的场合下发挥出不同程度的作用,但也存在着各自的缺点。社会对新型的结构形式充满期待,也是不断探索的精神促使我们提出了对高强钢丝-钢复合约束混凝土性能的研究。

钢管混凝土结构作为一项比较成熟的技术以其独特的力学特点在现代土木工程中的应用日益广泛,其借助圆形钢管对核心混凝土的套箍约束作用,使核心混凝土处于三向受压状态,从而具有更高的抗压强度和压缩变形能力;并借助内填混凝土的支撑作用,增强钢管壁的几何稳定性,改变空钢管的失稳模态,从而提高其承载能力。同时又可减小体积,自重,节约材料。但是钢管混凝土有个致命的缺点,钢管易受腐蚀,维护起来耗费成本。

绕丝约束混凝土柱可以提高柱的承载能力,增加变形能力,改变混凝土脆性破坏的性质,而且自重增加小、约束后的外形尺寸变化不大、基本不改变构件的动力特性,对建筑功能影响小且施工方便。但是当混凝土中的应力接近单轴强度时,在裂缝集中区域绕丝将会达到屈服,而别的地方并未屈服,所以单纯绕丝约束的结构应力分布是不均匀的。

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2. 国内外研究现状分析

在三轴受压情况下混凝土的强度和延性都有非常大的提高,richart等人对混凝土圆柱体进行三轴受压试验,为受侧向压力约束的沿轴向加载到破坏的混凝土圆柱体的强度找到了关系。

iyengar等人对三组受环形螺旋筋约束的混凝土圆柱体进行试验,试验表明各组混凝土的无约束强度虽各不相同,但强度和延性随约束钢筋含量而增加的现象都很显著。

tomii和肖岩等人的研究结果表明,相对于普通箍筋约束混凝土柱,钢管约束钢筋混凝土短柱的抗剪承载力、延性和耗能性能显著提高,且构件的延性受轴压比的影响不大。

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3. 研究的基本内容与计划

本文主要研究高强钢丝-钢约束混凝土柱的力学性能,通过对4个缠绕不同间距钢丝绳的钢管混凝土柱试件的轴心受压试验,研究其承载力、强度、变形能力以及破坏的发展形态,并与钢管混凝土对比,研究钢丝绳用量(不同间距)对其力学性能的影响,为绕丝新建结构技术应用于实际工程提供理论依据。

(1)未约束混凝土柱的轴压试验研究

通过未约束钢管混凝土柱的轴压试验,熟悉混凝土柱的试验方法、试验数据的采集、分析与处理,根据试验数据画出轴向荷载-位移曲线、应力-应变关系曲线,得到峰值荷载、峰值应变、等关键数值。

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4. 研究创新点

本课题将高强钢丝应用到结构约束中本身就是一种创新,利用了钢丝这一新型约束材料和普通的钢管材料对混凝土柱进行增强,在不同绕丝间距下制作复合型的建筑材料。这种材料既能解决钢筋混凝土尺寸、总重大,抗裂性能低的缺点,又能解决钢管混凝土易受腐蚀等缺点,还能节约钢材,降低成本。并且经过增强后,极限承载力、极限压应变显著增加,限制延缓破坏的发生和发展,能够适应土木建筑中承重构件的要求,对新建结构以及类似于加固领域等都有很好的前景。

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