• ISSN 0258-2724
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UHPC预制管混凝土组合柱抗震性能

欧智菁 陈伟隆 曹磊

欧智菁, 陈伟隆, 曹磊. UHPC预制管混凝土组合柱抗震性能[J]. 西南交通大学学报. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20230073
引用本文: 欧智菁, 陈伟隆, 曹磊. UHPC预制管混凝土组合柱抗震性能[J]. 西南交通大学学报. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20230073
OU Zhijing, CHEN Weilong, CAO Lei. Seismic Performance of Concrete Composite Columns of Ultra-High Performance Concrete Precast Pipe[J]. Journal of Southwest Jiaotong University. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20230073
Citation: OU Zhijing, CHEN Weilong, CAO Lei. Seismic Performance of Concrete Composite Columns of Ultra-High Performance Concrete Precast Pipe[J]. Journal of Southwest Jiaotong University. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20230073

UHPC预制管混凝土组合柱抗震性能

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20230073
基金项目: 国家自然科学基金项目(51878172);福建省自然科学基金项目(2022J01133414)
详细信息
    作者简介:

    欧智菁(1975—),女,教授,研究方向为钢管混凝土组合结构和桥梁抗震, E-mail:42347271@qq.com

  • 中图分类号: TU443.22

Seismic Performance of Concrete Composite Columns of Ultra-High Performance Concrete Precast Pipe

  • 摘要:

    为研究在低周反复荷载下超高性能混凝土(UHPC)预制管混凝土组合柱的抗震性能,进行共计3根UHPC预制管混凝土组合柱和1根钢筋混凝土柱的拟静力试验,分析在不同UHPC强度和核心混凝土有无配筋情况下,各组合柱试件的破坏模式、位移延性、耗能能力、刚度退化等方面抗震性能. 分析结果表明:UHPC预制管混凝土组合柱试件的滞回曲线较为饱满,破坏形态基本相同,均为整体压弯破坏;与传统钢筋混凝土(RC)柱相比,UHPC预制管混凝土组合柱刚度、屈服荷载、延性性能均有提升;随着UHPC强度增大,组合柱试件的滞回曲线更为饱满,耗能能力增强,残余位移小,水平峰值荷载和位移延性系数分别提高了20.60%和6.40%,表现出良好的整体抗震性能;采用ABAQUS程序建立组合柱的有限元分析模型,计算结果与试验结果吻合良好;轴压比、长细比、UHPC强度是影响UHPC预制管混凝土组合柱抗震性能的重要参数,可为同类工程设计提供参考.

     

  • 图 1  试件构造

    Figure 1.  Configuration of specimens

    图 2  加载装置

    Figure 2.  Loading equipment

    图 3  加载模式示意

    Figure 3.  Loading mode

    图 4  试件的破坏形态

    Figure 4.  Failure patterns of specimens

    图 5  试件滞回曲线

    Figure 5.  Hysteresis curves of specimens

    图 6  各试件骨架曲线试验对比

    Figure 6.  Comparison of skeleton curves tests for specimens

    图 7  试件累积耗能对比

    Figure 7.  Comparison of cumulative energy dissipation of specimens

    图 8  各试件强度退化对比

    Figure 8.  Comparison of strength degradation of specimens

    图 9  各试件刚度退化曲线对比

    Figure 9.  Comparison of stiffness degradation curves of specimens

    图 10  各试件残余位移对比曲线

    Figure 10.  Residual displacement comparison curves of specimens

    图 11  不同轴压比下各试件骨架曲线

    Figure 11.  Skeleton curves of specimens under different axial compression ratios

    图 12  不同长细比下各试件骨架曲线

    Figure 12.  Skeleton curves of specimens under different slenderness ratios

    图 13  各UHPC强度下试件骨架曲线

    Figure 13.  Skeleton curves of specimens under different UHPC strengths

    图 14  不同核心混凝土强度下试件骨架曲线

    Figure 14.  Skeleton curves of specimens under different core concrete strengths

    图 15  不同UHPC预制管内箍筋间距下试件骨架曲线

    Figure 15.  Skeleton curves of specimens under different hoop space of UHPC precast pipe

    表  1  试件编号与参数

    Table  1.   Numbers and parameters of specimens

    试件编号 h/mm d/mm fu/MPa 有无配筋
    URS100 900 300 100
    URS140 140
    UNS140 140
    Z1
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    表  2  混凝土材料性能表

    Table  2.   Concrete material properties MPa

    材料 弹性模量 抗压强度
    C40 3.34 × 104 41.9
    UHPC100 4.01 × 104 101.6
    UHPC140 4.35 × 104 140.5
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    表  3  钢筋材料性能表

    Table  3.   Reinforcement material properties MPa

    材料 弹性模量 屈服强度 极限强度
    箍筋 2.06 × 105 415.6 554.5
    纵筋 1.98 × 105 452.2 613.2
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    表  4  试验与数值模拟骨架曲线特征值对比

    Table  4.   Comparison of skeleton curve eigenvalues of test value and numerical simulation results

    试件编号 弹性刚度/(kN·mm−1 屈服荷载/kN 水平峰值荷载/kN 峰值荷载位移/mm
    试验值 模拟值 误差/% 试验值 模拟值 误差/% 试验值 模拟值 误差/% 试验值 模拟值 误差/%
    Z1 5.9 6.1 −3.8 73.6 70.4 4.30 87.3 82.4 5.0 32.00 30.04 6.1
    URS140 14.5 15.5 −6.9 134.8 134.6 0.14 158.1 157.4 0.4 18.03 17.56 2.6
    URS100 12.7 12.4 2.4 109.2 109.6 −0.30 128.3 123.5 3.7 22.10 20.60 6.7
    UNS140 15.9 15.4 3.1 107.6 106.8 0.70 131.3 129.8 1.1 18.10 17.60 2.7
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    表  5  试件位移延性系数

    Table  5.   Displacement ductility coefficient of specimen

    试件编号 Z1 URS140 URS100 UNS140
    位移延性系数 5.12 4.63 4.58 4.05
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    表  6  刚度退化特征值表

    Table  6.   Stiffness degradation eigenvalue

    试件 起始刚度/
    (kN·mm−1
    最终刚度/
    (kN·mm−1
    刚度退化率/%
    URS140 30.52 2.04 93
    UNS140 27.83 1.69 94
    URS100 26.55 1.94 92
    Z1 17.96 1.21 93
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-02-25
  • 修回日期:  2023-06-13
  • 网络出版日期:  2024-08-05

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