800MPa级螺旋箍筋约束RPC100圆柱轴心受压性能试验研究

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1993年,法国Bouygues实验室研制出了活性粉末混凝土(Reactive powder concrete,简称RPC)。RPC是由水泥、活性矿物掺合料、石英砂、高效减水剂以及水按一定比例搅拌后在一定养护条件下结硬的新型水泥基复合材料,它具有超高强度、超高韧性和优异耐久性等优点。
  RPC中不含粗骨料,不存在胶凝体与粗骨料之间的初始裂缝,使得RPC在受力之后,不存在由于胶凝体与骨料之间微裂缝的发展而引起横向膨胀的问题。因此,在竖向荷载作用下,RPC的受力性能将呈现新特点,所以研究螺旋式箍筋对RPC的约束作用具有现实意义。本文以800MPa级螺旋箍筋约束RPC100圆柱轴心受压性能试验研究为题,开展了以下几个方面的工作:
  (1)通过试验得到了所研究的RPC抗压强度、峰值压应变、弹性模量、泊松比等力学性能指标。同时,通过试验得到了HRB600钢筋的屈服强度、抗拉强度、屈服应变、最大力下的拉应变等力学性能指标以及800MPa级中等强度预应力钢丝的比例极限、名义屈服强度、抗拉强度、最大力下的拉应变等力学性能指标,以及获得了HRB600钢筋和PC800级中等强度预应力钢丝的应力-应变关系曲线;
  (2)完成了5根不同箍筋体积配箍率(1.0%~2.0%)的800MPa级螺旋箍筋约束RPC100圆柱轴心受压性能试验,根据试验结果显示,当箍筋体积配箍率在1.0%~2.0%范围内时,RPC100的抗压强度可提高15%~32%,而RPC的峰值应变则可提高27%~85%,可见,体积配箍率对RPC的承载力影响不明显,而对RPC的变形性能影响较为明显;
  (3)通过试验得到了不同箍筋体积配箍率(1.0%~2.0%)的800MPa级螺旋箍筋约束RPC100圆柱在轴心受压荷载下的横向应变-竖向应变曲线,分析了约束RPC圆柱的横向应变-竖向应变曲线特征,回归分析得到了约束RPC圆柱的横向应变-竖向应变曲线计算公式;根据箍筋应变实测值显示,本次试验的箍筋均未达到名义屈服强度,但在箍筋体积配箍率为2%时,箍筋应变超过了箍筋的比例极限。因此,根据试验结果,利用箍筋的弹性模量、箍筋体积配箍率和RPC的轴心抗压强度,回归分析得到螺旋箍筋约束RPC圆柱达到极限承载力时箍筋拉应变的计算公式;
  (4)通过试验得到了不同箍筋体积配箍率(1.0%~2.0%)的800MPa级螺旋箍筋约束RPC100圆柱在轴心受压荷载下的竖向应力-应变曲线。试验结果表明,各试件在破坏时的竖向应力水平介于52%~76%之间,均不低于峰值应力的50%,因此,采用下降段应力水平等于85%的峰值应力所对应的应变值来表示箍筋的极限应变。利用Mander和过镇海的普通混凝土本构模型,得到了各试件的应力-应变曲线方程。另外,利用实测的箍筋应变得到的箍筋应力来计算箍筋的有效横向约束力,并利用RPC的轴心抗压强度,通过回归分析,得到了800MPa级螺旋箍筋约束RPC100圆柱的峰值压应力、峰值压应变、极限压应变的计算公式。
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