【摘 要】
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近年来,城乡建筑物更新速度明显加快,老旧建筑被拆除,新建筑大量出现,导致建筑垃圾过多,环境不堪重负。再生混凝土作为一种绿色环保的水泥基材料,通过机械破碎建筑固废,分离得到的再生骨料制备而成,能有效地解决混凝土建筑固废污染问题。取代率作为重要因素,影响再生混凝土的力学性能,其比例越高,混凝土性能差异越明显。全再生粗骨料混凝土能有效缓解现阶段建筑固废消纳能力不足的状况,更能有效推进建筑垃圾资源化利用,
【基金项目】
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北京工业大学重点实验室校外开放课题（2020B03）；
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近年来,城乡建筑物更新速度明显加快,老旧建筑被拆除,新建筑大量出现,导致建筑垃圾过多,环境不堪重负。再生混凝土作为一种绿色环保的水泥基材料,通过机械破碎建筑固废,分离得到的再生骨料制备而成,能有效地解决混凝土建筑固废污染问题。取代率作为重要因素,影响再生混凝土的力学性能,其比例越高,混凝土性能差异越明显。全再生粗骨料混凝土能有效缓解现阶段建筑固废消纳能力不足的状况,更能有效推进建筑垃圾资源化利用,有望成为再生混凝土发展的新方向。目前,完全使用再生粗骨料制备混凝土梁,其抗弯力学性能鲜有学者进行研究,缺少相关试验结果,将限制该技术的应用与推广。本文采用试验与数值模拟相结合的方法。以再生粗骨料取代率、钢纤维体积分数、预损伤程度、碳纤维布加固作为试验参数,设计了5根足尺混凝土梁,包括1根天然混凝土梁和4根全再生骨料混凝土梁,分析各试件的破坏过程、挠度变化、承载力等受弯性能规律。依据构件材料力学性能试验数据和现行规范中混凝土梁的正截面受弯承载力计算公式,得到全再生粗骨料混凝土梁受弯承载力规范值,与试验值进行对比分析,验证规范公式的适用性。基于ABAQUS通用有限元分析软件平台,利用Python语言程序编写后台处理代码,选取合适的本构关系,建立细观有限元模型,验证其有效性,进而拓展分析不同参数下混凝土梁的受弯性能。本文的主要结论如下:（1）全再生粗骨料混凝土梁正截面破坏形态和天然混凝土梁比较相似,所有试件梁均发生适筋破坏;掺加再生粗骨料,试件梁的破坏更为严重,裂缝数量稍多于普通混凝土梁,裂缝高度和宽度均有所增大;掺入钢纤维的试件梁破碎程度较未掺加纤维的试件梁轻,裂缝数量稍多;碳纤维布加固可改善试件的破坏形态,表现为裂缝数量和延伸高度减小。（2）再生混凝土梁与普通混凝土梁相比,受弯刚度明显降低,峰值承载力略有下降,峰值点后变形能力差,有明显脆性破坏;掺加钢纤维能提高试件梁受弯刚度和变形能力,改善脆性特征;采用碳纤维布加固后,试件梁刚度明显提升,峰值荷载增大,变形能力较好。（3）基于材料试验数据,结合现行规范中混凝土梁受弯承载力计算公式,引入混凝土强度折减系数修正了承载力计算公式,求得的计算值与规范值相比,规范公式与修正公式均可较好地计算承载力。（4）以Python编程语言和ABAQUS有限元软件为平台,建立了全再生粗骨料混凝土梁有限元细观模型,模拟所得分析结果与试验吻合较好,拓展分析了构件尺寸和应变率加载对梁力学性能的影响。
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