方钢管再生混凝土偏心受压长柱性能研究

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再生混凝土是建筑行业可持续发展的绿色混凝土材料,实现了对废弃混凝土的回收再利用,减少环境污染,符合国家人与环境相互和谐发展的理念。但是再生混凝土相对普通混凝土,其承载力低、耐久性差、收缩徐变大等。为了改善再生混凝土力学性能缺陷,将再生混凝土填入钢管内形成的钢管再生混凝土,可以弥补再生混凝土的力学性能缺陷,为再生混凝土的实际应用提供了广阔前景。我国对钢管再生混凝土的研究起步较晚,目前,钢管再生混凝土方面研究主要集中在轴心受压研究方面,偏心受压研究比较少。本文设计制作8根方钢管再生混凝土偏心受压长柱进行逐级加载试验,详细了解了偏心受压试件的破坏过程和破坏形态,由试验得到的承载力、轴向荷载-位移曲线、轴向荷载-柱中侧向挠度曲线,研究了再生粗骨料取代率、钢管壁厚、偏心率、长细比等变化参数对方钢管再生混凝土偏心受压长柱受力性能的影响,同时分析了轴向荷载-柱中纵向应变曲线、试件侧向挠度变化曲线,研究结果表明:(1)偏心受压试件破坏形态受偏心率影响明显。大偏心率试件大多数为局部屈曲失稳破坏,破坏时钢管端部范围内管壁严重鼓曲,少数为整体屈曲失稳破坏,破坏时试件中部屈曲外鼓;小偏心率受压试件均为局部屈曲失稳破坏,仅在中部发生轻微弯曲,试件端部管壁鼓曲程度较轻。(2)偏心受压试件承载力,随着偏心率和长细比的增加而下降,随着钢管壁厚增大而增加,再生粗骨料取代率对偏心受压试件的承载力有一定影响,随着取代率的增加,偏心受压试件承载力呈降低趋势;偏心受压试件初始轴向刚度,随钢管壁厚增大而增加,随再生粗骨料取代率增加而减小,长细比和偏心率则对初始轴向刚度影响不明显;偏心受压试件钢管壁厚,长细比以及偏心率越大,柱中侧向挠度越大,再生骨料取代率对柱中侧向挠度无明显影响。(3)弹性阶段,偏心受压试件柱中受拉侧纵向应变与受压侧纵向应变均处于受压状态;弹塑性阶段,偏心受压试件柱中受压侧纵向压应变达到屈服应变,开始屈服;达到极限荷载后,随着承载力降低,柱中纵向应变缓慢增加;最终破坏时,偏心受压试件柱中受压侧纵向应变为负,受拉侧纵向应变为正。采用ABAQUS6.10有限元软件建立有限元模型,对试验过程进行数值模拟,得到极限承载力、破坏形态、轴向荷载-位移曲线、轴向荷载-柱中侧向挠度曲线等分析结果,并与试验结果对比分析,分析结果表明有限元模拟结果与试验结果吻合较好,验证了有限元分析软件ABAQUS6.10的有效性。
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