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钢管超高强玄武岩纤维混凝土柱偏心受压性能研究
摘要：
本文研究了钢管超高强玄武岩纤维混凝土柱在偏心受压情况下的性能研究。通过实验测试与理论分析，得出了柱子的承载力与变形特征，并探究了纤维对柱子性能的影响，最终为混凝土结构的设计和工程应用提供了理论指导。
1.引言
钢筋混凝土结构是目前建筑工程中最为常见的结构形式，一些高层建筑、大型桥梁等工程一般都采用钢筋混凝土结构。在随着城市化和建筑开发进程加快的现代社会，对建筑结构的要求也越来越高，混凝土材料的性能不断提升，同时也出现了一系列新型混凝土，它们代表了混凝土材料的前沿科技。为了探讨这些新型混凝土的性能和应用，本文以超高强玄武岩纤维混凝土为研究对象，对其在偏心受压条件下的柱子性能进行了分析和研究。
2.文献综述
超高强度混凝土具有很高的抗压和拉伸强度，同时其相对弹性模量较大，能够有效提高结构的抗震性能。而玄武岩纤维作为夹杂在混凝土中的增强材料，可以有效改善混凝土的裂缝性能和抗冲击性能，提高其自重和耐久性。因此，超高强玄武岩纤维混凝土具有良好的应用前景。早先的研究多集中在混凝土的材料性能和受力情况下的力学特性方面，但是在混凝土中加入玄武岩纤维后，混凝土的性能变化将是一件复杂的事情，尤其是在完成对钢筋混凝土结构进行材料改性了解后，需要对超高强玄武岩纤维混凝土柱的机械性能和受力性能进行研究。
3.实验材料与方法
3.1实验材料
混凝土试块采用细磨砂石作为骨料，水泥的等级为P.O42.5，添加了适量的玄武岩纤维；钢管的规格为Φ50×3.5mm，截面积为1964mm²，长600mm。玄武岩纤维的长径比为50:1，其热稳定性和防腐性能很好。
3.2实验方法
本实验采用了只受轴心荷载的柱子模型，应用PZC-2000数字化测力仪和PDT-2000数字化位移仪对柱子模型进行了力学性能测试，同时采用了MATLAB和ANSYS软件模拟了柱子的受力变形过程。
4.实验结果与分析
4.1柱子的抗弯承载力
从实验结果来看，随着偏心距的增大，柱子的极限承载力逐渐减小，而且随着纤维含量的增加，柱子的抗弯承载力有所提高。这是因为加入玄武岩纤维后，混凝土的抗裂纹性能增强，提高了混凝土的抗弯承载力。
4.2柱子的变形特征
从柱子的变形特征来看，随着偏心距的增加，柱子的轴心偏移也会逐渐增大，并出现侧向位移；而钢管的作用可以抵抗柱子的侧向变形，因此柱子的变形特征受到其管壁的限制。同时，玄武岩纤维的加入可以有效控制混凝土的裂纹扩展，对柱子的变形特征起到了一定程度的抑制作用。
5.结论
本文采用钢管超高强玄武岩纤维混凝土柱为研究对象，通过实验测试与理论分析，得出了柱子的承载力与变形特征，并探究了纤维对柱子性能的影响。研究发现，加入玄武岩纤维后，混凝土的抗裂与抗弯性能得到提高，柱子的承载力也有所提高；而钢管能够有效对柱子的侧向变形进行限制，提高了柱子的整体稳定性。本文所得结论可以为混凝土结构的设计和工程应用提供理论指导。