木塑-混凝土组合方形截面柱轴心受压试验及有限元分析

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随着经济与科技的持续快速发展,人民的物质生活水平不断提高,但与此同时经济发展与资源和环境的矛盾日益严峻。我国的自然资源已日渐枯竭尤其是林木资源,人均消费量低于世界平均水平,环境方面“白色污染”日趋严重,在这种形势下,木塑复合材料作为一种新型环境友好型材料应运而生,但目前这种材料作为建筑承重结构的使用与研究,尤其是与混凝土组合结构的使用与研究尚处空白。为此,本文将木塑与混凝土进行组合,形成木塑-混凝土组合构件,为充分说明木塑-混凝土组合柱的受力性能,试验共设计制作了5根试件,其中包括1根普通钢筋混凝土对比柱、1根纯木塑对比柱、2根配箍率不同的木塑-钢筋混凝土柱及1根木塑-素混凝土柱。通过轴心受压试验获得了相关试验数据,研究了木塑-混凝土组合柱在荷载作用下的基本力学性能,就极限承载力、荷载-位移关系及荷载-应变关系等方面与普通钢筋混凝土柱进行对比分析。试验分析结果表明,木塑-钢筋混凝土组合柱的承载力相较同等条件的木塑-素混凝土柱的承载力得以大幅度提高,且在轴向压力作用下具有明显的塑性破坏特征;分析影响木塑-钢筋混凝土组合柱承载力的主要因素有:核心区内混凝土强度、混凝土内纵向受力钢筋及木塑材料的力学性能。基于试验实测结果,采用ABAQUS大型有限元分析软件对木塑立柱、普通钢筋混凝土柱及3根木塑-混凝土组合方形截面柱进行了数值模拟分析。并将模拟分析结果与试验实测结果进行对比,发现二者吻合较好。
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