薄壁矩形钢管再生混合混凝土轴压长柱承载性能研究

发布时间：2020-10-16 11:06

　　钢管再生混合砼柱构件是指将再生混合砼倒入外钢管而制得的一种组合构件。该构件即可以充分发挥钢管与核心砼的优点,同时还可以合理并有效地解决最主要的建筑垃圾--废混凝土。目前,国内外对该类构件开展了一系列的研究,但对矩形钢管再生砼结构的研究还不够深入。矩形钢管再生混合砼柱较比方形钢管再生砼柱有明显的强弱轴可以满足结构优化设计的优点;较比圆形钢管再生砼柱有节点设计简单的优点。因此,笔者在国内外研究的基础上,使用数值模拟与试验研究相结合的方式开展对薄壁矩形钢管再生混合砼长柱轴压力学性能的研究。借助ANSYS有限元分析软件,基于本课题组提出的考虑了截面高宽比影响的矩形钢管再生混合砼本构关系模型,选含钢率、长细比以及截面高宽比作为控制变量,对薄壁矩形钢管再生混合砼长柱的轴压力学性能进行了数值分析,并提取出各试件的轴向压力-竖向位移曲线。模拟结果显示:试件破坏形式有局部屈曲破坏也有整体弯曲破坏,试件的极限承载力随含钢率的升高而增大,随长细比的升高而减小,随截面高宽比(范围在1-1.6时)的增大而有上升趋势。以含钢率、长细比、截面高宽比为主要控制变量,设计了10根试件并对其进行了轴压试验研究。试验结果显示:(1)截面高宽比对薄壁矩形钢管再生混合砼长柱的轴压力学性能有一定的影响,试件的承载力随高宽比的增大有上升趋势,承载力提高系数有下降趋势。因此分析矩形钢管再生混合砼构件时,应考虑截面高宽比的影响。(2)含钢率和长细比对薄壁矩形钢管再生混合砼长柱的轴压力学性能及破坏模式都有影响。随着含钢率的增加,试件承载力上升;随着长细比的增加,试件承载力下降。且随含钢率和长细比的增大,其破坏模式愈发向整体失稳破坏发展。(3)矩形钢管再生混合砼轴压长柱具有较好的变形性能,随含钢率的增加,试件的延性性能有上升趋势,随截面高宽比的增加,试件延性性能有下降趋势。(4)试验结果与有限元数值模拟结果吻合度较好,课题组提出的矩形钢管再生混合砼短柱的本构关系模型也同样适用于研究薄壁矩形钢管再生混合砼长柱;比较国内外规范(程)计算薄壁矩形钢管再生混合砼柱轴心受压承载力的方法,并将计算结果与试验所得结果进行比较,发现CECS159和DBJ规程所得结果与试验数据吻合最好,故建议使用该两项规程来计算试件的极限承载力。最后在已有短柱轴心受压极限承载力计算公式的基础上,对试验所得数据进行回归分析,推导出了该类构件的的实用计算公式。
【学位单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU398.9
【部分图文】：

轴心受压,矩形钢管,长柱,破坏形态