榫卯空心砌块砌体的基本力学性能研究

发布时间：2017-09-23 15:43

  本文关键词：榫卯空心砌块砌体的基本力学性能研究

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【摘要】：我国经济持续高速发展,建筑垃圾、尾矿废渣等日益增多且不能自然降解,其长期堆存不仅占用大量土地,而且对土壤、河流、植被、大气造成严重的环境污染和生态危害。将工业尾矿高效制成建筑材料是处理工业尾矿的最有效途径,可以带来显著的社会、经济和环保效益,对社会的可持续发展具有重大意义。榫卯空心砌块是采用工业尾矿废渣(建筑垃圾)等为主要原材料经压制、蒸养后制成承重砌块,具有利废、高强、环保、节能等诸多优点,但其砌体的基本力学性能还缺少系统性研究。为了榫卯空心砌块的推广应用及其规程的建立,论文对榫卯空心砌块砌体进行了基本力学性能试验研究与理论分析,建立了该砌块砌体的设计计算方法。本文的主要工作如下：(1)以0%、33%、67%、100%的灌孔率,进行了24个足尺比例的榫卯空心砌块砌体轴压试验；以0%、25%、50%、100%的灌孔率,进行了24个足尺比例的榫卯空心砌块砌体沿通缝抗剪试验,试验过程中记录开裂荷载、裂缝开展情况、破坏荷载及破坏形态。根据轴压试验和沿通缝抗剪试验,分析了榫卯空心砌块砌体的基本力学性能,并在试验的基础上,根据理论分析,参照小型砌块砌体强度计算公式,优化了榫卯空心块砌体的抗压强度及抗剪强度平均值计算公式。(2)以砂浆强度、竖向加荷不同,设计4组足尺比例的榫卯空心砌块砌体的压-剪复合受力试验,研究榫卯构造在砌体抗剪中起到的作用,分析其与传统砌块砌体抗剪机理的不同之处。根据砂浆强度和竖向荷载这两种因素对榫卯空心砌块砌体压-剪强度的影响,提出榫卯空心砌块砌体在压-剪复合受力下,砌体的承载力计算公式,同时试验表明榫卯构造能较大的提高砌体的抗剪承载力。(3)运用大型有限元软件ANSYS Workbench建立了榫卯空心砌块砌体的压-剪计算模型,利用接触单元模拟砌块与砂浆之间的粘结作用,模拟计算出榫卯砌块砌体受力破坏时砌体的应力分布、接触面的摩擦力分布和压应力分布、破坏荷载,并与试验结果进行对比,两者吻合较好,验证了榫卯空心砌块砌体的压-剪工作机理。本文在试验的基础上,参照混凝土小型空心砌块砌体强度计算公式,优化了榫卯空心砌块砌体的各强度计算公式,为榫卯空心砌块砌体的力学性能的进一步研究及砌体设计提供试验成果及理论依据。
【关键词】：砌体结构 榫卯空心砌块 力学性能 轴压试验 通缝抗剪试验 压-剪试验 有限元分析
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU522.3
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-13
• 1 绪论13-21
• 1.1 问题的提出13-14
• 1.2 砌体结构的研究概况14
• 1.3 新型砌块力学性能研究现状14-18
• 1.3.1 国外新型砌块研究现状14-15
• 1.3.2 国内新型砌块研究现状15-17
• 1.3.3 砌体材料发展趋势17-18
• 1.4 榫卯空心砌块的提出18-19
• 1.5 本文研究目的与内容19-21
• 1.5.1 研究目的19
• 1.5.2 研究内容19-21
• 2 榫卯空心砌块砌体的抗压强度试验研究21-45
• 2.1 引言21
• 2.2 砌体试件模型21-23
• 2.2.1 砌块选取21
• 2.2.2 试件设计21-22
• 2.2.3 试件制作22-23
• 2.3 试验材料的力学性能23-25
• 2.3.1 砌块强度23
• 2.3.2 砂浆强度23-24
• 2.3.3 混凝土强度24-25
• 2.4 试验装置与加载制度25-26
• 2.4.1 试验装置25
• 2.4.2 加载制度25-26
• 2.5 抗压强度试验现象26-28
• 2.6 抗压强度试验结果及分析28-43
• 2.6.1 抗压强度实测值28-30
• 2.6.2 抗压破坏机理分析30-31
• 2.6.3 榫卯空心砌块砌体抗压强度理论计算模式31-39
• 2.6.4 榫卯空心砌块砌体抗压强度计算公式39-43
• 2.6.5 榫卯空心砌块砌体抗压强度设计值43
• 2.7 小结43-45
• 3 榫卯空心砌块砌体的抗剪强度试验研究45-61
• 3.1 引言45
• 3.2 砌体试件模型45-46
• 3.2.1 试件设计45-46
• 3.2.2 试件制作46
• 3.3 试验材料的力学性能46-47
• 3.4 试验装置与加载制度47-48
• 3.4.1 试验装置47
• 3.4.2 加载制度47-48
• 3.5 抗剪强度试验现象48-49
• 3.6 抗剪强度试验结果及分析49-59
• 3.6.1 抗剪强度实测值49-51
• 3.6.2 抗剪破坏机理分析51-52
• 3.6.3 榫卯空心砌块砌体抗剪强度计算公式52-53
• 3.6.4 榫卯空心砌块砌体抗剪强度理论计算模式53-58
• 3.6.5 榫卯空心砌块砌体抗剪强度设计值58-59
• 3.7 小结59-61
• 4 榫卯空心砌块砌体的压-剪试验研究61-79
• 4.1 引言61
• 4.2 试验简介61-62
• 4.2.1 试件设计61-62
• 4.2.2 试件制作62
• 4.3 试验材料的力学性能62-64
• 4.3.1 砌块强度62-63
• 4.3.2 砂浆强度63-64
• 4.4 试验装置与加载制度64-65
• 4.4.1 试验装置64
• 4.4.2 加载制度64-65
• 4.5 试验现象65-67
• 4.6 压-剪强度试验结果与分析67-78
• 4.6.1 压-剪强度理论计算值67-68
• 4.6.2 压-剪试验强度实测值68-70
• 4.6.3 压-剪破坏机理分析70
• 4.6.4 压-剪强度理论公式分析70-76
• 4.6.5 论计算强度与试验测定强度对比76-78
• 4.7 结论78-79
• 5 榫卯空心砌块砌体压-剪试验的有限元模拟79-95
• 5.1 引言79
• 5.2 ANSYS Workbench简介79-80
• 5.3 有限元分析基本假定80-81
• 5.4 榫卯空心砌块砌体有限元模型的建立81-88
• 5.4.1 几何模型尺寸81-82
• 5.4.2 单元类型的选取82-84
• 5.4.3 材料的本构关系84-85
• 5.4.4 破坏准则85-86
• 5.4.5 网格划分86-87
• 5.4.6 添加接触87
• 5.4.7 迭代方式87-88
• 5.5 榫卯空心砌块砌体压-剪有限元模拟结果及对比分析88-93
• 5.5.1 砌体压-剪应力云图分析88-90
• 5.5.2 砌块接触面的摩擦力云图分析90-91
• 5.5.3 砌块接触面的压应力云图分析91-92
• 5.5.4 有限元模拟结果及对比分析92-93
• 5.6 本章小结93-95
• 6 结论与展望95-97
• 6.1 本文主要结论95-96
• 6.2 展望96-97
• 参考文献97-101
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果101-105
• 学位论文数据集105

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本文编号：906110