方钢管型钢再生混凝土偏压柱受力性能研究

发布时间：2020-05-12 16:11

【摘要】：再生混凝土技术的发展与应用,既解决了建筑垃圾难处理问题,又节约了自然资源,有效地保护了生态环境。目前对再生混凝土组合结构的轴压性能研究已经比较成熟了,但对于钢管型钢再生混凝土组合柱在偏压性能方面的研究较少,本文结合型钢再生混凝土组合柱和钢管再生混凝土组合柱的优点并且有效克服两者在力学性能上的不足,提出了方钢管型钢再生混凝土偏压柱,对该类偏压柱受力性能进行了深入研究和分析,具有一定的理论意义和实际应用价值。通过观察偏压柱在试验过程中的破坏过程及破坏形态特征,获取了试件的荷载-位移曲线,主要研究了试件长细比、偏心距、再生骨料取代率、再生混凝土强度、钢管宽厚比、型钢配钢率以及型钢截面形式等参数对偏压柱受力性能的影响。基于试验研究,利用ABAQUS有限元模拟软件建立了该类偏压柱的数值模型,通过数值计算获取了各试件的有限元计算曲线及不同部件在不同时刻的应力云图,通过对比模拟变形和试验变形以及计算曲线和试验曲线的吻合程度,验证了该类偏压柱模型建立的合理性。并对试验设计参数做了参数拓展分析,结果表明,试件内部型钢先于方钢管达到屈服状态,受压区方钢管发生局部鼓曲破坏,鼓曲部位的再生混凝土发生压溃破坏,试件整体向受压区弯曲;偏压柱承载力随再生骨料取代率、偏心距、方钢管宽厚比、长细比的增加而降低;随着再生混凝土强度等级和钢材的强度提高而增加,其中再生骨料取代率对偏压柱承载力影响较小,长细比和偏心距对偏压柱的承载力影响较为显著,最大降幅分别为17.95%、19.05%。分别根据中国规程和美国规程,引入试件偏心距、再生骨料取代率和长细比对承载力的不利影响指标,通过拟合得到适用于该类偏压柱的实用承载力计算公式,研究结论可为该类偏压柱在实际工程应用中提供参考。
【图文】：

建筑垃圾

1 绪论1.1 研究背景随着改革开放的进程，国家倡导发展国家城镇化水平，进一步提高人民的生活水平，人们对于自己的居住环境有了更高的需求。在此背景下加快了建筑行业的迅猛发展，大量的混凝土被用于建筑施工中，生产制备的混凝土需要大量石子、水泥、水和沙子等材料，而获得这些材料的同时，又需开采大量的自然资源，导致资源情况每况愈下。最近十多年来，我国发生一些经常性的自然灾害，大量的建筑物倒塌破坏导致产生了大量的建筑垃圾。据统计：我国每年产生的建筑垃圾可达数亿吨，，约占我国城市垃圾的 30％-40％左右。当建筑物达到使用年限后，又将会产生大量的建筑垃圾如图 1-1（a）所示。根据数据显示：台湾 921 地震中约产生废弃混凝土 1000 万立方米，2008 年汶川地震约产生废弃混凝土 2亿立方米，2010 年玉树地震，2013 年四川雅安地震等均导致大量的建筑物倒塌破损，造成了无法估量的经济损失，产生了大量的建筑废弃物[1-8]，如图 1-1（b）所示。

加工制作,成品,试件,再生混凝土

（c）型钢（d）部分试件成品图 2-2 试件加工制作部分成品Fig.2-2 Part of the profile steel and steel tube.2 再生混凝土的配制本次试验制备的再生混凝土强度分为三种，分别为 C40、C50、C60，试验所料均源于同一拆迁废弃建筑物，经过破碎、筛分、清洗、晾干所得。所用各项足《混凝土用再生粗骨料》(GB/T25177-2010)[66]中有关要求；在配制 C50、混凝土过程中，加入适量粉煤灰和萘系高效减水剂。再生混凝土配合比如表 2表 2-3 再生混凝土配合比设计Tab.2-3 Design of Mix proportion design of recycled concrete混凝土强度再生粗骨料取代率 r水胶比单位体积用量( kg/m3)水泥砂天然粗骨料再生粗骨料水粉煤灰 C40 0 0.44 443 576 1171 0 195 0 C40 50% 0.45 443 576 585.5 585.5 200.8 0 C40 100% 0.466 443 576 0 1171 206.7 0 C50 100% 0.36 358 649 0 1138 163 94
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU392.3

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