论文部分内容阅读
将废弃混凝土块压碎制成再生骨料,再用于新混凝土的浇筑制成再生骨料混凝土(Recycled Aggregate Concrete,简称RAC)是重新利用建筑固体废物的重要途径,对保护环境和可持续发展具有重要价值。然而,大量研究表明,再生骨料的利用会降低构件的强度和耐久性等。因此,之前再生混凝土的应用大多局限于非结构构件。为了促进再生混凝土在结构构件中的应用,将其应用于力学性能较好的组合结构成为方向之一。本文以GFRP管约束型钢再生混凝土短柱为研究对象,它由外包玻璃纤维复合材料(Glass Fiber Reinforced Polymer,简称GFRP)管、内置H型钢和再生混凝土(RAC)填充而成。在这种新型组合柱中,GFRP管对核心RAC起到约束作用,使核心RAC处于三向受力状态,从而提高其抗压强度和变形能力。同时,再生混凝土和GFRP管的约束使内置型钢的屈曲受到抑制,提高了钢材的利用率,从而进一步改善构件的力学性能。为探究GFRP管约束型钢再生混凝土短柱的力学性能,本文首先结合了现有的FRP管约束混凝土计算分析模型并考虑了内置型钢的受力,利用叠加原理得到了GFRP管约束型钢再生混凝土短柱轴压下的全过程荷载变形曲线。从试件的整体受力,GFRP管的受力,GFRP管与核心混凝土之间的约束应力,再到核心混凝土的受力情况,最后对各组成部分对试件承载力的贡献情况等5个方面进行了计算分析,并将计算结果与GFRP管约束型钢再生混凝土短柱轴压试验的数据进行了对比分析。研究表明,本文采取的研究方法和计算模型在总体上能对GFRP管约束型钢再生混凝土短柱轴压下的受力特性和材料间的相互作用作出准确的预判。其次,为进一步探究GFRP管约束型钢再生混凝土短柱在偏压作用下的受力性能,本文设计21根不同设计参数的GFRP管约束型钢再生混凝土短柱,并对其进行了偏压性能试验,着重分析了试件受压过程中的试验现象和破坏模态、试件跨中截面的轴向应变分布和环向应变分布、试件的荷载应变曲线和试件的荷载挠度曲线等5大方面,总结出了不同偏心距、再生粗骨料取代率、GFRP管的层数、纤维缠绕角度和含钢率对GFRP管约束型钢再生混凝土短柱偏压性能的影响。研究表明:1.偏压作用下该新型组合柱在破坏前有明显的外观特征变化,最终破坏时以GFRP管的破裂为主,展现出了优良的延性;2.试件在达到最大承载力之前,跨中截面的轴向应变分布满足平截面假定,环向应变分布满足受压侧大受拉侧小的规律;3.试件从开始受压到试件破坏的全过程大致可分为三个阶段;4.试件最大承载力总体上随再生粗骨料取代率和偏心距的增加而降低,随GFRP管的层数、纤维缠绕角度和含钢率的增加而提高;5.试件的弯曲变性能力总体上随再生粗骨料取代率、偏心距和GFRP管的层数的增加而增强,随纤维缠绕角度和含钢率的增加而减弱。