方钢管再生混凝土偏心受压长柱性能研究

发布时间：2017-08-10 14:28

  本文关键词：方钢管再生混凝土偏心受压长柱性能研究

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【摘要】：再生混凝土是建筑行业可持续发展的绿色混凝土材料,实现了对废弃混凝土的回收再利用,减少环境污染,符合国家人与环境相互和谐发展的理念。但是再生混凝土相对普通混凝土,其承载力低、耐久性差、收缩徐变大等。为了改善再生混凝土力学性能缺陷,将再生混凝土填入钢管内形成的钢管再生混凝土,可以弥补再生混凝土的力学性能缺陷,为再生混凝土的实际应用提供了广阔前景。我国对钢管再生混凝土的研究起步较晚,目前,钢管再生混凝土方面研究主要集中在轴心受压研究方面,偏心受压研究比较少。本文设计制作8根方钢管再生混凝土偏心受压长柱进行逐级加载试验,详细了解了偏心受压试件的破坏过程和破坏形态,由试验得到的承载力、轴向荷载-位移曲线、轴向荷载-柱中侧向挠度曲线,研究了再生粗骨料取代率、钢管壁厚、偏心率、长细比等变化参数对方钢管再生混凝土偏心受压长柱受力性能的影响,同时分析了轴向荷载-柱中纵向应变曲线、试件侧向挠度变化曲线,研究结果表明：(1)偏心受压试件破坏形态受偏心率影响明显。大偏心率试件大多数为局部屈曲失稳破坏,破坏时钢管端部范围内管壁严重鼓曲,少数为整体屈曲失稳破坏,破坏时试件中部屈曲外鼓；小偏心率受压试件均为局部屈曲失稳破坏,仅在中部发生轻微弯曲,试件端部管壁鼓曲程度较轻。(2)偏心受压试件承载力,随着偏心率和长细比的增加而下降,随着钢管壁厚增大而增加,再生粗骨料取代率对偏心受压试件的承载力有一定影响,随着取代率的增加,偏心受压试件承载力呈降低趋势；偏心受压试件初始轴向刚度,随钢管壁厚增大而增加,随再生粗骨料取代率增加而减小,长细比和偏心率则对初始轴向刚度影响不明显；偏心受压试件钢管壁厚,长细比以及偏心率越大,柱中侧向挠度越大,再生骨料取代率对柱中侧向挠度无明显影响。(3)弹性阶段,偏心受压试件柱中受拉侧纵向应变与受压侧纵向应变均处于受压状态；弹塑性阶段,偏心受压试件柱中受压侧纵向压应变达到屈服应变,开始屈服；达到极限荷载后,随着承载力降低,柱中纵向应变缓慢增加；最终破坏时,偏心受压试件柱中受压侧纵向应变为负,受拉侧纵向应变为正。采用ABAQUS6.10有限元软件建立有限元模型,对试验过程进行数值模拟,得到极限承载力、破坏形态、轴向荷载-位移曲线、轴向荷载-柱中侧向挠度曲线等分析结果,并与试验结果对比分析,分析结果表明有限元模拟结果与试验结果吻合较好,验证了有限元分析软件ABAQUS6.10的有效性。
【关键词】：方钢管再生混凝土偏心受压长柱 受力性能 有限元模拟
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU398.9
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-17
• 第1章 绪论17-27
• 1.1 课题的研究背景和意义17-19
• 1.1.1 课题的研究背景17-19
• 1.1.2 课题的研究意义19
• 1.2 再生混凝土国内外研究概况19-21
• 1.2.1 国外再生混凝土研究概况19-20
• 1.2.2 国内再生混凝土研究概况20-21
• 1.3 钢管混凝土的研究概况21-24
• 1.3.1 静力性能22-23
• 1.3.2 动力性能23-24
• 1.4 钢管再生混凝土的研究概况24-26
• 1.5 本文的主要研究内容26-27
• 第2章 方钢管再生混凝土偏心受压长柱试验设计27-38
• 2.1 引言27
• 2.2 试验目的27
• 2.3 试件的设计27-29
• 2.4 材料特性29-31
• 2.4.1 再生混凝土29-31
• 2.4.2 方钢管31
• 2.4.3 方钢管再生混凝土偏心受压长柱使用材料的基本参数31
• 2.5 试件的加工制作31-32
• 2.6 试件的测点布置32-34
• 2.7 试验装置34-36
• 2.7.1 试验的主要仪器及设备34-35
• 2.7.2 试验加载装置35-36
• 2.8 试验加载方案及数据采集36-37
• 2.8.1 试验加载方案36-37
• 2.8.2 试验加载和数据采集37
• 2.9 本章小结37-38
• 第3章 方钢管再生混凝土偏心受压长柱试验研究38-56
• 3.1 概述38
• 3.2 试件破坏过程和现象38-41
• 3.2.1 试件FPXB3-1,试件FPXB3-7和试件FPXB3-9破坏过程38-39
• 3.2.2 试件FPXB3-3,试件FPXB3-8和试件FPXC3-3破坏过程39-40
• 3.2.3 试件FPXB5-4破坏过程40
• 3.2.4 试件FPXB5-1破坏过程40-41
• 3.3 试件破坏形态41-42
• 3.4 试验结果分析42-50
• 3.4.1 轴向荷载-位移曲线42-48
• 3.4.2 轴向荷载-柱中侧向挠度曲线48-50
• 3.5 试件轴向荷载-柱中纵向应变曲线50-52
• 3.6 试件侧向挠度变形曲线52-54
• 3.7 本章小结54-56
• 第4章 方钢管再生混凝土长柱偏心受压性能有限元分析56-73
• 4.1 概述56
• 4.2 ABAQUS 6.10有限元分析软件基本操作流程56-57
• 4.3 材料的本构关系和屈服准则57-61
• 4.3.1 钢材的应力—应变关系57-58
• 4.3.2 钢材的屈服准则58-59
• 4.3.3 再生混凝土的本构关系59-61
• 4.4 建立有限元模型61-64
• 4.4.1 单元类型的选取61-62
• 4.4.2 模型的界面接触62
• 4.4.3 荷载和边界条件62-63
• 4.4.4 网格划分63-64
• 4.5 有限元计算结果64-68
• 4.5.1 有限元模拟的破坏形态64-65
• 4.5.2 有限元模拟的应力云图65-66
• 4.5.3 有限元模拟获得的轴向荷载-位移曲线和轴向荷载-柱中侧向挠度曲线66-68
• 4.6 有限元计算结果验证分析68-72
• 4.6.1 偏心受压试件轴向荷载-位移曲线对比分析68-70
• 4.6.2 偏心受压试件轴向荷载-柱中侧向挠度曲线的对比分析70-71
• 4.6.3 偏心受压试件极限承载力的对比分析71-72
• 4.7 本章小结72-73
• 第5章 结论与展望73-75
• 5.1 结论73-74
• 5.2 研究工作的建议和展望74-75
• 参考文献75-79
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况79

【参考文献】

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本文编号：651214