【摘 要】
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近年来,型钢混凝土(Steel Reinforced Concrete,简称SRC)结构因其刚度大、抗震性能好、承载力高等优点被广泛应用于超高层、大跨建筑中,但由于结构受力的复杂性,在实际工程应用中型钢混凝土结构常会受到拉力作用产生裂缝,从而影响结构的正常使用性能和综合性能。预应力型钢混凝土(Prestressed Steel Reinforced Concrete,简称PSRC)结构不但具有优越
【基金项目】
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偏心受拉作用下预应力CFRP筋型钢混凝土结构体系受力行为及地震灾变控制研究,国家自然科学基金项目(51768008); 柳州欧维姆机械股份有限公司; 柳建集团;
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近年来,型钢混凝土(Steel Reinforced Concrete,简称SRC)结构因其刚度大、抗震性能好、承载力高等优点被广泛应用于超高层、大跨建筑中,但由于结构受力的复杂性,在实际工程应用中型钢混凝土结构常会受到拉力作用产生裂缝,从而影响结构的正常使用性能和综合性能。预应力型钢混凝土(Prestressed Steel Reinforced Concrete,简称PSRC)结构不但具有优越的抗裂性能,而且还有较高的刚度和承载力,预应力的施加使型钢混凝土结构能够充分发挥其优异的综合性能。目前国内外学者对预应力型钢混凝土框架梁受力性能研究取得了一定的成果,但主要集中在单调静力荷载作用下构件的抗弯和抗剪受力性能方面,对预应力型钢混凝土受拉构件受力性能研究很少,尤其在预应力CFRP筋型钢混凝土受拉构件抗震性能方面的研究更为缺乏,所以对PSRC受拉构件在低周反复荷载作用下的复杂受力机理尚不了解,还未形成完善的指导工程应用的设计方法和规范。针对目前存在的问题,本文对预应力CFRP筋型钢混凝土受拉构件的抗震性能进行了试验研究与分析,对该类构件的工程应用及相关设计规范的制定具有重要的指导意义,具体完成工作如下:首先,设计并制作了11个试件,其中包括8个有粘结预应力型钢混凝土试件和3个型钢混凝土试件,试验考虑的设计参数包括偏心距、预应力张拉水平、预应力筋类型和竖向拉力。详细描述了试件设计方法和有粘结后张法对试件施加预应力的过程,对预应力实际损失值进行观测并与计算值进行对比;其次,对受拉试件进行水平低周反复荷载试验,对其在拉-弯-剪复合作用下的受力过程和破坏形态进行了观察与分析,绘制并研究了各试件的滞回曲线、骨架曲线,在此基础上,对试件的延性、刚度退化和耗能能力等进行了详细研究,并分析了各设计参数对试件抗震性能的影响。试验结果表明,预应力CFRP筋型钢混凝土受拉试件的滞回曲线较为饱满,延性系数大于3,表明其抗震性能较好;偏心距越大、竖向拉力越大,试件屈服荷载和极限荷载越小,裂缝宽度越大,试件抗震性能会相对降低;预应力改善了试件的正常使用性能,且预应力张拉水平越高,试件的抗裂能力也越强,但延性系数会相对降低;预应力CFRP筋型钢混凝土试件的耗能能力高于预应力螺纹钢筋型钢混凝土试件。总体来看,PSRC试件具有较高的抗裂能力、良好的正常使用性能和抗震性能。
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