摘要
目前由于河砂资源短缺，海水海砂逐渐被应用到工程中，但海水海砂中的氯盐和硫酸盐会造成钢筋的锈蚀，因此提出采用PVC管和GFRP管来隔绝海水海砂的腐蚀作用。国内外对钢管混凝土叠合柱的轴压性能的研究较多，但对于内置PVC/GFRP管海水海砂混凝土芯柱叠合柱的力学性能却缺乏研究，本文通过内置PVC/GFRP管海水海砂混凝土芯柱叠合柱轴压试验，分析试件在加载过程中的破坏现象及受力机理，研究不同试验参数对该组合结构轴压性能的影响，具体开展的工作如下： (1)探讨了外包混凝土强度、芯柱混凝土强度、内管约束形式、内管约束面积、CFRP布包裹层数、CFRP条带间距以及GFRP管径厚比与有无粘砂这些因素对试件轴压力学性能的影响。其中针对内管约束形式将试件分为三组：PVC普通管、PVC波纹管、GFRP管，对26个轴压试件的试验过程及最后的破坏形态进行了描述。同时还对强度指数-纵向应变曲线、荷载与不同位置处的应变曲线、峰值载荷、轴向承载力、轴压刚度及延性系数等轴压性能进行了比较分析。 (2)研究结果表明：随着外包混凝土强度的提高，试件的承载力显著提高但脆性增加增强。随着芯柱混凝土强度的提高，试件的承载力和轴向刚度提高不明显。PVC管降低了内管与混凝土之间的黏结性能，在试验加载过程中会出现微小滑移，从而也影响叠合柱的极限承载力，而GFRP管黏结作用和约束作用要好于PVC管。在PVC管外粘贴CFRP布是提高承载力和刚度很好的方法，试件在破坏前基本未出现承载力下降段，试件的延展性比较好，增高包裹层数也会提高叠合柱的承载力。减小GFRP管的径厚比不仅增强试件的轴向刚度，对承载力和延性都有提高作用。 (3)基于Mander模型，从约束混凝土的机制进行分析，将叠合柱混凝土划分成强约束混凝土、弱约束混凝土、无约束混凝土。通过计算不同区域的有效侧向应力和强度提高系数，推导出了内置PVC/GFRP管海水海砂混凝土芯柱叠合柱的半理论半经验的应力-应变模型。同时还根据受力机理提出较为广泛适用的承载力计算公式。 (4)将上文提出的约束混凝土应力-应变模型应用到ABAQUS有限元中，通过软件计算的结果与试验结果对比分析，试件的轴压承载力以及刚度吻合度较高，可以很好地验证本文推导的叠合柱的应力-应变模型的合理性。
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