圆钢管型钢再生混凝土组合柱轴压力学性能研究

发布时间：2019-07-23 11:06

【摘要】：随着社会发展日新月异,建筑业得到蓬勃发展,由此带来的建筑垃圾尤其是废弃混凝土也与日剧增,再生混凝土技术的应用一方面可以处理大量废弃混凝土;另一方面用再生骨料替代天然骨料,可以减少对自然资源的消耗,保护生态环境,符合国家绿色环保和可持续发展战略。本文充分利用再生混凝土,在钢与再生混凝土组合柱的基础上提出了圆钢管型钢再生混凝土组合柱,该新型组合柱充分利用了型钢再生混凝土和钢管再生混凝土的优点,克服了型钢再生混凝土施工较为困难、钢管再生混凝土易发生屈曲失稳的缺点;组合柱中钢管对内部再生混凝土起到良好的约束作用,同时型钢、钢管和再生混凝土三者之间共同承担外荷载,提高了构件的承载力和变形能力,具有较好的工程应用价值。本文通过试验研究和理论分析,对圆钢管型钢再生混凝土组合柱在轴压荷载下的受力性能进行了系统研究,并提出了相关计算理论。根据再生混凝土特点和组合结构要求,设计配制了满足强度要求的再生混凝土材料。在此基础上,共设计制作了 11个圆钢管型钢再生混凝土组合柱试件,设计参数主要包括再生粗骨料取代率、钢管径厚比、型钢配钢率、长细比;通过对各个圆钢管型钢再生混凝土组合柱进行轴心受压加载试验研究,主要研究了组合柱在轴压条件下的破坏过程及破坏形态特征。分析了组合柱在轴心受压下的荷载-位移曲线、钢管荷载-应变曲线、型钢荷载-应变曲线,钢管横向变形系数曲线,在此基础上,重点分析了再生粗骨料取代率,钢管径厚比,型钢配钢率以及长细比等设计参数对圆钢管型钢再生混凝土组合柱轴心受压性能的影响。结合圆钢管型钢再生混凝土组合柱的特征,采用ABAQUS软件对圆钢管型钢再生混凝土组合柱进行轴压性能模拟分析,主要获取了柱构件的变形特征,应力云图,荷载-应变曲线,并将有限元模拟结果与试验结果进行了对比分析,验证了有限元模型的合理性,在此基础上,考虑再生混凝土强度、钢管强度、型钢强度等参数对组合柱的轴压性能进行了进一步的分析,深化了对圆钢管型钢再生混凝土组合柱的理论分析。结合试验研究及有限元分析,在分析破坏机理及计算模型的基础上,分别基于极限平衡法、双剪统一强度理论以及叠加原理等三种理论提出了适用于圆钢管型钢再生混凝土组限承载力计算公式进行了比较分析,给出了各公式的适用条件,研究结论可为圆钢管型钢再生混凝土组合柱的工程应用提供参考。
【图文】：

圆钢管型钢再生混凝土组合柱轴心受压试验研究试件制作 型钢及钢管制作按照上述试验方案设计制作型钢及钢管。在考虑材料损耗的基础上，计算试验量进行并购买符合质量要求的钢材。所用型钢为焊接工字钢，，按试件设计尺寸切割焊接制作，型钢一端与 30mm 厚的底端板通过焊接连接；钢管采用直焊管，根据试件设计尺寸在工厂统一加工制作完成，试验前钢管的两端需在车床上证试件两端的平整度和垂直度，另外：型钢应先贴应变片，再和圆钢管一起按底端板进行围焊连接，焊接时注意保证型钢，钢管与底端板的中心重合。部分的型钢与钢管如图 2-2 所示。

两端的平整度和垂直度，另外：型钢应先贴应变片，再和圆钢进行围焊连接，焊接时注意保证型钢，钢管与底端板的中心重与钢管如图 2-2 所示。图 2-2 部分制作完成后的型钢与钢管Fig.2-2 Part of the profile steel and steel tube主要力学性能指标见表 2-3, 材性试验及样品取样均遵循我国验第一部分：室温试验方法》（GB/T228.1-2010）[64]、《钢及置及试样制备》（GB/T2975-1998）[65],如图 2-3 所示。
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU398.9

【参考文献】

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本文编号：2518116