钢管自密实再生混凝土短柱轴压承载力的研究

发布时间：2018-01-05 12:06

  本文关键词：钢管自密实再生混凝土短柱轴压承载力的研究　出处：《延边大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：因经济建设的快速发展,天然建材消耗巨大;除此之外,接近使用年限的旧建筑物更新换代,产生的废弃混凝土物等建筑垃圾越来越多,都会对环境和社会引起较大的危害,所以单靠采取天然建材并不是智举,对废弃混凝土充分利用具有重要的环境和经济效益。又因高、大跨等构造物对建筑空间要求较高,故使用钢管混凝土结构较多,且自密实混凝土具有无需震动均匀密实的优良工作性能,因此研究钢管自密实再生混凝土结构已迫在眉睫,且钢管自密实再生混凝土短柱轴心受压承载力的研究甚少。故本人在前人研究基础上,采用试验及ANSYS模拟对其进行研究,具体内容如下。(1)采用全面试验法,研究矿渣粉与硅灰在不同比例(1:1、3:1、9:1)和再生骨料在不同取代率(0%、25%、50%、75%、100%)下对自密实再生混凝土的工作性能、立方体抗压强度及弹性模量等性能的影响。试验结果表明:当再生粗骨料取代率为50%、矿渣粉与硅灰之比为3:1时,自密实再生混凝土的工作性能最佳,比矿渣粉与硅灰之比为1:1和9:1,自密实再生混凝土的扩展度分别提高了 4.47%和8.18%,坍落度分别提高了 1.90%和2.68%,T500分别减少了 18.18%和25%;自密实再生混凝土的弹性模量随着再生粗骨料取代率的增加而减小,随着矿渣粉与硅灰之比的增大而减小,当矿渣粉与硅粉之比为1:1时,与自密实混凝土相比,自密实再生混凝土的弹性模量总体降低最少,当再生骨料取代率为25%、50%、75%、100%时,弹性模量分别降低了 4.68%、8.43%、13.75%、17.5%,硅粉比例增加会对自密实再生混凝土的弹性模量降低具有补偿的作用。在矿渣粉与硅粉之比为1:1、再生粗骨料取代率为50%时,自密实再生混凝土 3d的抗压强度最高,比矿渣粉与硅灰之比为3:1和9:1分别提高了 2.27%和1.66%;当矿渣粉与硅灰之比为9:1、再生粗骨料取代率为50%时,自密实再生混凝土 7d的抗压强度最高,比矿渣粉与硅灰之比为1:1和3:1提高了 5.59%和0.85%;再生粗骨料取代率为50%、矿渣粉与硅灰之比为1:1、3:1、9:1时,28d抗压强度分别降低了 0.36%、2.53%、3.83%,且在矿渣粉与硅灰之比为1:1时,自密实再生混凝土的抗压强度最高,比矿渣粉与硅灰之比为3:1和9:1分别提高了 3.29%和5.69%;故提出C40自密实再生混凝土单位体积的各材料重量的最优配合比(水泥:粉煤灰:矿渣粉:硅灰:天然骨料:再生粗骨料:砂:水:减水剂的最优配合比为250:150:50:50:500.4:510:742.56:153.93:12.5)。(2)对钢管自密实再生混凝土短柱的轴心试压表明:轴压试件的破坏模式为剪切破坏,柱中形成腰鼓的变形特征;钢管自密实再生混凝土短柱的轴压承载力略低于钢管自密实普通混凝土短柱,最大极限荷载处的位移在6～10mm左右,且随着自密实再生混凝土抗压强度的提高,钢管自密实再生混凝土试件极限承载力越大,对应的位移越小;钢管自密实再生混凝土和自密实钢管普通混凝土的应力-应变曲线和荷载-位移曲线基本相似,随着再生粗骨料取代率、矿渣粉与硅灰之比的增加,荷载—纵向位移曲线在弹性阶段的斜率逐渐减少,钢管自密实再生混凝土短柱的刚性逐渐减弱;随着矿渣粉与硅灰之比的增加,钢管自密实再生混凝土短柱的极限承载力逐渐减小,随着再生粗骨料取代率的增加,钢管自密实再生混凝土短柱的极限承载力先减小后增大再减小。当再生粗骨料取代率为50%时,矿渣粉与硅灰之比为1:1的极限承载力最大,为1161KN,比矿渣粉与硅灰之比为3:1提高了 3.5%,比矿渣粉与硅灰之比为9:1提高了 2.4%;与钢管再生混凝土短柱相比较,钢管内浇筑自密实再生混凝土是可行的,在满足承载力的条件下,当综合考虑再生粗骨料最大限度利用、施工进度和成本时,再生骨料取代率最佳为50%,相应的承载力比钢管再生混凝土短柱高1.08%;静载试验得出15根钢管自密实再生混凝土短柱的极限承载力,通过计算得出:《钢管混凝土结构技术规程》(DBJ13-51-2003)的计算值与试验值最接近,与试验的比值介于0.71～0.99之间,且均值为0.960,变异系数为0.031,安全度最低;通过找出构件约束效应系数与管内混凝土承载力提高系数之间的关系曲线,对曲线进行回归分析和拟合,提出钢管再生混凝土柱的极限承载力修正计算式:ND=(27.25ζ2-49.71ζ + 24.27)fckAc +fyAs(3)ANSYS有限元模拟的极限承载力、破坏形态与试验相应的结果对比得出,两者比值的平均值、变异系数分别是1.019、0.008,偏差在5%左右,破坏形态与试验结果一样,说明两者吻合良好,表明应用有限元ANSYS分析钢管自密实再生混凝土短柱轴心受压的可行性。
[Abstract]:Due to the rapid development of economic construction , the consumption of natural building materials is huge ; besides , the construction wastes such as waste concrete and other buildings which are close to the service life are more and more harmful to the environment and society . ( 1 ) The effect of slag powder and silica fume on the properties of self - compacting recycled concrete under different substitution rates ( 0 % , 25 % , 50 % , 75 % , 100 % ) was studied by a comprehensive test method . The experimental results show that when the ratio of slag powder to silica fume is 3 鈭，

本文编号：1383035