钢管高强再生混凝土柱压弯性能试验与理论研究

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再生混凝土结构的研究越来越被工程界重视。以往有关再生混凝土柱受力性能的试验研究,主要是钢筋再生混凝土柱受压性能试验和低周反复荷载下抗震性能试验,且多数试件为缩尺模型试件,有关钢管再生混凝土柱原型试件的受压性能试验和低周反复荷载下抗震性能试验很少。钢管再生混凝土结构特别是钢管再生混凝土柱的受压性能,是工程设计中亟待研究和解决的关键技术问题。本文进行了钢管高强再生混凝土柱足尺试件受压性能试验及理论研究,主要工作与贡献如下:  1.进行了5个钢管高强混凝土柱足尺试件单调重复荷载下轴心受压性能试验。柱截面分为圆形和方形,混凝土分为高强普通混凝土和高强再生混凝土,5个试件的截面面积及钢管含钢率相同,其中方形截面柱钢管腔内分为加设钢筋笼和无钢筋笼两种构造。对比分析了轴心受压下各柱的承载力、刚度及退化过程、延性、耗能和破坏特征,揭示了受压破坏机理与损伤演化过程。  2.进行了10个钢管高强混凝土柱足尺试件单调重复荷载下偏心受压性能试验。柱截面分为圆形和方形,混凝土分为高强普通混凝土和高强再生混凝土,10个试件的截面面积及钢管含钢率相同,其中方形截面柱钢管腔内分为加设钢筋笼和无钢筋笼两种构造,受力分为小偏心受压和大偏心受压。对比分析了偏心受压下各柱的承载力、刚度及退化过程、延性、耗能和破坏特征,揭示了压弯破坏机理和损伤演化过程。  3.基于试验,提出了钢管再生混凝土柱受压承载力计算公式,计算结果与试验符合较好;根据构造特点实现了有限元建模,利用ABAQUS程序进行了数值模拟,计算所得损伤特征及荷载-变形曲线与试验符合较好,并进一步研究了不同设计参数的钢管高强再生混凝土柱受压性能,分析了设计参数对其受压性能的影响规律。  4.提出了钢管高强再生混凝土柱的设计要求和构造措施,建议了承载力计算实用方法,为工程设计提供了参考依据。  主要结论:  1.轴心受压和偏心受压下,钢管高强再生混凝土柱与钢管高强普通混凝土柱的破坏过程、破坏形态、荷载-变形曲线均类似,极限承载力接近,延性较好,耗能能力较强。  2.钢管腔体内加设钢筋笼的方钢管再生混凝土柱,与无钢筋笼方钢管再生混凝土柱相比,由于钢筋笼对钢管腔体内再生混凝土的约束加强,承载力和延性明显提高,耗能能力显著提高。  3.在截面面积、含钢率、材料强度相同条件下,圆钢管再生混凝土柱与方钢管再生混凝土柱相比,承载力大,刚度退化慢,延性好,耗能能力强。  4.钢管再生混凝土柱的钢材强度及含钢率、腔体内有无钢筋笼,对其受压性能影响较为明显,而再生粗骨料取代率对其受压性能影响不大。
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