内置横向约束的薄壁圆钢管再生混合混凝土柱的轴压和耐火性能研究

发布时间：2017-09-08 02:07

  本文关键词：内置横向约束的薄壁圆钢管再生混合混凝土柱的轴压和耐火性能研究

  更多相关文章： 再生混合混凝土 薄壁圆钢管 柱 轴压性能 耐火性能

【摘要】：钢管混凝土柱是一种综合性能优越的构件形式,已在实际工程中广泛应用。为了在用钢量不变的情况下进一步提升该类构件的力学性能,同时结合课题组有关废旧混凝土高效循环利用的研究思路,本文提出了内置横向约束的薄壁圆钢管再生混合混凝土柱,并对其轴压和耐火性能进行了初步探索。具体研究工作如下:1、开展了20根内置横向约束的薄壁圆钢管再生混合混凝土短柱的轴压试验,考察了废旧混凝土块体取代率、新混凝土强度、内置箍筋约束及其布置方式对试件轴压性能的影响。研究表明:(1)在用钢量相同的情况下,通过减小钢管壁厚并在钢管内部设置箍筋,可同时提高该类短柱的轴压承载力和延性指标,且后者提高幅度更为显著;(2)当新、旧混凝土强度接近时,废旧混凝土块体的采用并未导致该类短柱的轴压承载力降低,但当新、旧混凝土强度差很大时,废旧混凝土块体的采用将导致该类短柱的轴压承载力显著降低,同时使其延性指标明显改善;(3)针对该类短柱,建议给出的轴压承载力计算公式具有较好的预测精度。2、采用有限元软件ABAQUS建立了内置横向约束的薄壁圆钢管再生混合混凝土短柱的有限元模型,分析了再生混合混凝土组合强度、箍筋中心线与钢管内壁的距离(筋管距)、箍筋占总用钢量的比例(取钢率)、初始径厚比和钢管外径对该类短柱轴压性能的影响。研究表明:(1)筋管距在20~50 mm范围内变化对该类短柱的荷载-变形曲线无明显影响;(2)当取钢率在10%~30%范围内变化时,该类短柱的轴压承载力随着取钢率的增加逐渐增大;(3)当初始径厚比在80~120范围内变化时,该类短柱相对于同等用钢量的无内置箍筋短柱的轴压承载力提高幅度随着初始径厚比的增大有所减小。3、开展了3根内置横向约束的薄壁圆钢管再生混合混凝土柱的明火试验,考察了内置箍筋约束及其布置方式对试件耐火性能的影响。研究表明:(1)当荷载比0.4、径厚比约125~130时,只要钢管外壁涂抹厚度30 mm的水泥砂浆且通长设置一层钢丝网(中部局部二层钢丝网),则可使该类柱满足一级耐火要求;(2)在用钢量相同的情况下,通过减小钢管壁厚并在钢管内部设置箍筋,可使该类柱的耐火极限明显提高。
【关键词】：再生混合混凝土 薄壁圆钢管 柱 轴压性能 耐火性能
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU398.9
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 研究背景和意义10-12
• 1.2 再生混合混凝土柱的研究现状12-16
• 1.2.1 再生混合混凝土12-13
• 1.2.2 再生混合混凝土组合柱13-15
• 1.2.3 钢筋再生混合混凝土柱15-16
• 1.3 设置横向约束的钢管混凝土柱的研究现状16-17
• 1.4 本文主要工作17-18
• 第二章 内置横向约束的薄壁圆钢管再生混合混凝土柱的轴压性能试验18-40
• 2.1 引言18
• 2.2 试验概况18-27
• 2.2.1 试件设计与材料特性18-25
• 2.2.2 测点布置25-26
• 2.2.3 试验装置与加载制度26-27
• 2.3 试验结果与分析27-36
• 2.3.1 宏观破坏形态27-30
• 2.3.2 轴压承载力及延性30-32
• 2.3.3 荷载-变形曲线32-34
• 2.3.4 荷载-应变曲线34-36
• 2.4 承载力简化计算36-38
• 2.5 本章小结38-40
• 第三章 内置横向约束的薄壁圆钢管再生混合混凝土柱的轴压性能计算分析40-65
• 3.1 引言40
• 3.2 计算模型40-47
• 3.2.1 单元选取及划分40
• 3.2.2 界面接触40-41
• 3.2.3 边界条件与加载方式41
• 3.2.4 混凝土本构关系一41-44
• 3.2.5 混凝土本构关系二44-46
• 3.2.6 钢管本构关系46-47
• 3.3 模型验证与初算47-54
• 3.3.1 模型验证47-49
• 3.3.2 初步计算49-52
• 3.3.3 计算工况52-54
• 3.4 计算结果与分析54-64
• 3.4.1 再生混合混凝土强度的影响54-56
• 3.4.2 箍筋中心线与钢管内壁的距离的影响56-58
• 3.4.3 箍筋占总用钢量的比例的影响58-60
• 3.4.4 初始径厚比的影响60-62
• 3.4.5 钢管外径的影响62-64
• 3.5 本章小结64-65
• 第四章 内置横向约束的薄壁圆钢管再生混合混凝土柱的耐火性能试验65-78
• 4.1 引言65
• 4.2 试验概况65-73
• 4.2.1 试件设计与材料特性65-70
• 4.2.2 测点布置70-72
• 4.2.3 试验过程72-73
• 4.3 试验结果与分析73-77
• 4.3.1 宏观现象73-74
• 4.3.2 截面温度场74-75
• 4.3.3 耐火极限75-76
• 4.3.4 轴向变形76-77
• 4.4 本章小结77-78
• 结论与展望78-80
• 参考文献80-86
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果86-87
• 致谢87-88
• 附件88

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本文编号：811236