锂渣再生混凝土框架节点抗震性能试验研究

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利用再生粗骨料部分代替天然骨料,工业废料锂渣部分代替水泥用于混凝土制备,有助于对天然石材等的保护与资源的循环利用,且可以减少锂渣堆存的数量,具有重要的环境效益、经济效益与社会效益。我国属于地震多发国家,要使锂渣再生混凝土在工程上广泛使用,还需了解其抗震性能,而梁柱节点又对框架结构的工作性能有十分重要的作用,因此需要对锂渣再生混凝土的抗震性能展开试验研究。本文以框架结构的梁柱节点为研究对象,对6榀锂渣再生混凝土梁柱节点进行拟静力试验,研究不同锂渣掺量、核心区配箍率、梁柱截面高度下各节点试件在滞回曲线、骨架曲线、延性系数及承载力退化等抗震性能指标方面的差异,分析锂渣掺量、核心区配箍率、梁柱截面高度比对抗震性能及抗剪承载力的影响规律。结合试验数据并基于普通混凝土受剪机理,提出了掺锂渣再生混凝土梁柱节点的抗剪承载力计算公式。主要结论如下:(1)ZJ2的峰值荷载比ZJ4提高了5.6%,峰值荷载和破坏荷载下的单圈累计耗能分别是ZJ4的1.03倍和1.17倍,延性系数提高了12%左右,说明在掺入适量锂渣的情况下可以提高试件的峰值荷载、耗能性能及延性。ZJ3的延性系数比ZJ2提高了5%左右,ZJ6的延性系数比ZJ5提高了10%左右,而极限变形状态下ZJ3和ZJ2的单圈累计耗能分别是ZJ1的2.59倍和2.76倍,ZJ6的单圈累计耗能是ZJ5的1.09倍,说明随着核心配箍率的提高,试件的延性及耗能能力逐渐增强。ZJ5的延性系数比ZJ1提高70%左右,而ZJ6的延性系数比ZJ2提高了20%左右,说明在一定范围内提高梁柱截面高度比可以提高试件的延性,但配置适当的箍筋可以减弱梁柱截面高度比对试件延性的影响。(2)梁柱截面高度比为1.0时,试件的抗裂承载力及受剪承载力随核心区配箍率的提高而提高,ZJ2的抗裂承载力比ZJ1提高了17.8%,抗剪承载力提高了35%。核心区配箍率为0时,ZJ5的抗剪承载力比ZJ1提高了1倍左右,而当核心区配箍率为0.218%时,两者的抗剪承载力基本持平,说明在一定范围内提高梁柱截面高度比可以提高试件的抗剪承载力,但在节点区配备适量的箍筋,可以减弱其对抗剪承载力的影响。ZJ2的抗剪承载力比ZJ4提高了16.1%,抗裂承载力提高了5.6%,表明掺入适量的锂渣可以提高试件的抗剪承载力。(3)结合普通混凝土梁柱节点的抗裂承载力及抗剪承载力计算方法,并考虑了锂渣再生混凝土中的新旧砂浆引起的界面削弱影响及垂直于核心区的正交梁的约束作用,补充了相关的影响系数对普通混凝土计算公式进行了修正。利用修正后公式计算得到相应的抗裂及抗剪计算值,与将试验数据带入对中节点进行受力分析得到的公式中获得的试验值进行比较,发现二者的数值接近、离散系数及标准差也比较小,且试验值相对于计算值有一定的安全储备,说明本文建议的修正公式可供工程实践参考。
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