薄壁钢管无熟料水泥再生混凝土短柱轴压性能试验研究

发布时间：2020-03-18 02:48

【摘要】：目前随着建筑业的飞速发展,薄壁钢管混凝土因承载力高、抗震性能好等优点,在部分拱桥结构、工业厂房等建筑结构中得到广泛应用。当钢管混凝土柱截面形状为矩形和方形时,构件在轴压破坏时会在轴向荷载作用下产生局部屈曲。所以在钢管混凝土中设置加劲肋结构,可以提高钢管和钢管内核心混凝土共同的工作性能。另外,钢管柱中需要填充混凝土,会消耗大量的水泥、骨料等混凝土原材料。本文为了提高薄壁钢管轴压力学性能、降低环境污染、提高资源回收再利用率,从管壁和填充混凝土两个方面采取措施,改变不同加劲肋形式、不同钢管宽厚比;用工业废弃物粉煤灰和矿渣代替全部水泥作为胶凝材料,并改变不同再生骨料掺率,试验分析薄壁钢管无熟料水泥再生混凝土短柱的轴压力学性能,并通过理论分析出薄壁钢管无熟料水泥再生混凝土短柱的轴心受压承载力计算公式。具体开展了以下的研究内容:(1)通过改变不同加劲肋形式和钢管的宽厚比,分析薄壁钢管无熟料水泥再生混凝土短柱在破坏过程中的形态、轴心抗压强度、破坏时的极限承载力,并绘制出钢管柱的应力—应变和荷载—位移曲线。结果表明:采用加劲肋能够改善钢管柱容易产生局部屈曲的特点,大大改善了钢管柱的轴压性能。在破坏形态方面,有加劲肋的钢管柱产生的屈曲程度明显比没有加劲肋的钢管柱变化的小。不同加劲肋形式的薄壁钢管无熟料水泥再生混凝土短柱中,双肋的钢管柱的破坏荷载最高,轴心抗压强度也最高。(2)通过改变不同再生骨料掺率,研究无熟料水泥再生混凝土的坍落度、抗压强度、劈拉强度以及混凝土的弹性模量。结果表明:抗压强度和弹性模量都随着再生骨料掺率的提高,先变大后变小,而劈拉强度变小。(3)通过改变不同再生骨料掺率,研究薄壁钢管无熟料水泥再生混凝土短柱的破坏时的形态、能承受的极限承载力、短柱的轴心抗压强度、应力—应变曲线、荷载—位移变化曲线。结果表明:柱的极限荷载和轴心抗压强度均呈递减趋势。(4)通过对比之前国内和国外相关的钢管混凝土短柱的轴压构件的计算公式,然后提出了薄壁钢管无熟料水泥混凝土短柱的极限承载力计算公式。(5)借助了 ANSYS有限元软件分析在双肋情况下的薄壁钢管无熟料水泥再生混凝土短柱的极限承载力并与试验值进行对比分析,其模拟结果与试验结果基本吻合。
【图文】：

激发剂,氢氧化钠

Ｍｍ邋＾逦＼逡逑图２－２废弃混凝土试块逦图２－３再生粗骨料逡逑Ｆｉｇ．邋２－２邋Ａｂａｎｄｏｎｅｄ邋ｃｏｎｃｒｅｔｅ邋ｂｌｏｃｋ逦Ｆｉｇ．邋２－３邋Ｒｅｃｙｃｌｅｄ邋ｃｏａｒｓｅ邋ａｇｇｒｅｇａｔｅ逡逑２．２．３减水剂和水逡逑本试验采用的减水剂为延吉市某公司生产的淡黄色液体聚竣酸高效减水剂，逡逑固含量为４０％；水是普通的自来水，符合ＧＢ／Ｔ邋５００８１－２００２《普通混凝土力学性能逡逑试验方法标准》中混凝土拌和用水的相关要求。逡逑２．２．４激发剂逡逑激发剂为天津科密欧化学试剂有限公司生产的ＮａＯＨ和ＫＯＨ，ＮａＯＨ的纯度为９６％，逡逑Ｋ０Ｈ的纯度为８５％，其固体形状分别如图２－４、２－５。逡逑Ｉ：；，：＇；；：．邋Ｖ，，：邋■．１逦－逦；｜逡逑逦彶逦…．逡逑图２－４氢氧化钠激发剂逦图２－５氢氧化钾激发剂逡逑Ｆｉｅ．２－４邋ＮａＯＨ邋ｅｘｃｉｔａｎｔ逦Ｆｉｅ．２－５邋ＫＯＨ邋ｅｘｃｉｔａｎｔ逡逑２．２．５钢板逡逑本试验钢板采用厚度为２．邋５ｍｍ的Ｑ２３５碳素薄壁钢板，其屈服强度为２３５Ｎ／ｍｍ２，逡逑—１５邋—逡逑

激发剂,氢氧化钾

Ｍｍ邋＾逦＼逡逑图２－２废弃混凝土试块逦图２－３再生粗骨料逡逑Ｆｉｇ．邋２－２邋Ａｂａｎｄｏｎｅｄ邋ｃｏｎｃｒｅｔｅ邋ｂｌｏｃｋ逦Ｆｉｇ．邋２－３邋Ｒｅｃｙｃｌｅｄ邋ｃｏａｒｓｅ邋ａｇｇｒｅｇａｔｅ逡逑２．２．３减水剂和水逡逑本试验采用的减水剂为延吉市某公司生产的淡黄色液体聚竣酸高效减水剂，逡逑固含量为４０％；水是普通的自来水，符合ＧＢ／Ｔ邋５００８１－２００２《普通混凝土力学性能逡逑试验方法标准》中混凝土拌和用水的相关要求。逡逑２．２．４激发剂逡逑激发剂为天津科密欧化学试剂有限公司生产的ＮａＯＨ和ＫＯＨ，ＮａＯＨ的纯度为９６％，逡逑Ｋ０Ｈ的纯度为８５％，其固体形状分别如图２－４、２－５。逡逑Ｉ：；，：＇；；：．邋Ｖ，：邋■．１逦－逦；｜逡逑逦彶逦…．逡逑图２－４氢氧化钠激发剂逦图２－５氢氧化钾激发剂逡逑Ｆｉｅ．２－４邋ＮａＯＨ邋ｅｘｃｉｔａｎｔ逦Ｆｉｅ．２－５邋ＫＯＨ邋ｅｘｃｉｔａｎｔ逡逑２．２．５钢板逡逑本试验钢板采用厚度为２．邋５ｍｍ的Ｑ２３５碳素薄壁钢板，其屈服强度为２３５Ｎ／ｍｍ２，逡逑—１５邋—逡逑
【学位授予单位】：延边大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU398.9

【参考文献】