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《华南理工大学》 2011年
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薄壁方钢管再生混合柱的轴压和抗震性能试验研究

张金锁  
【摘要】:混凝土再生混合构件是废弃混凝土循环利用的一条有效途径,具有广阔的应用前景。为进一步扩展混凝土再生混合构件的形式,完善其理论体系,从而为混凝土再生混合构件的应用打下试验和理论基础,本文开展了如下工作: 通过18个再生混合混凝土立方体试块的单轴受压试验,分析了废弃混凝土混合比、新旧混凝土强度差等因素对再生混合混凝土抗压强度和应力-应变曲线的影响;建议给出了再生混合混凝土的组合强度计算公式。试验结果表明:(1)现浇混凝土强度与废弃混凝土相近时,废弃混凝土混合比在33%以内变化对再生混合混凝土抗压强度的影响未呈现明确规律性;现浇混凝土强度明显大于废弃混凝土时,再生混合混凝土的抗压强度随着废弃混凝土混合比增加而降低。(2)再生混合混凝土的无量纲应力-应变曲线与全现浇混凝土基本类似,但前者的下降段前期相对更为平缓。(3)采用线性组合公式计算再生混合混凝土的抗压强度具有较好工程精度。 通过16个薄壁方钢管再生混合短柱的轴压试验,考察了废弃混凝土混合比、新旧混凝土强度差、钢管壁厚等因素对试件轴压性能的影响;基于新、旧混凝土的组合强度,对比分析了国内外相关公式预测试件轴压承载力的有效性。研究结果表明:(1)与全现浇薄壁方钢管混凝土短柱相比,薄壁方钢管再生混合短柱的钢管屈服较早,废弃混凝土混合比越大钢管屈服越早;(2)薄壁方钢管再生混合短柱的轴压承载力总体呈现出随废弃混凝土混合比增加逐渐降低的趋势,降低幅度大于薄壁圆钢管再生混合短柱;但当新、旧混凝土抗压强度相近时,混合比在20%?33%范围内变化对薄壁方钢管再生混合短柱的轴压承载力影响有限;(3)为使再生混合短柱具有与全现浇短柱相近的安全性,建议对根据现行设计标准计算得到的薄壁方钢管再生混合短柱的轴压承载力乘以调整系数0.9。 通过15根薄壁方钢管再生混合柱在定常轴力和水平往复荷载作用下的抗震试验,考察了废弃混凝土混合比、钢管壁厚、轴压比等参数对试件抗震性能的影响;基于新、旧混凝土的组合强度,根据国内外钢管混凝土结构的设计标准以及基于ABAQUS的纤维梁单元数值模型,对试件的水平承载力进行了计算分析。研究表明:(1)废弃混凝土混合比在0~40%之间变化对试件的初始抗侧刚度、钢管局部屈曲、破坏位移、负刚度段行为、等效粘滞阻尼系数、滞回曲线形状都影响有限,但再生混合柱的水平承载力总体上比全现浇柱有所降低;(2)当钢管壁厚在1.78mm~5.5mm之间变化时,随钢管壁厚增加试件并未表现出更好的变形能力;(3)在钢管壁厚仅1.78mm(宽厚比168.5)的情况下,轴压比0.4的再生混合柱的破坏位移角可达1/35,满足现行抗震规范有关层间位移角的限值要求;(4)采用现行标准计算薄壁方钢管再生混合柱的水平承载力可获得与全现浇柱相当的安全性;(5)横截面积和用钢量相同时,薄壁方钢管再生混合柱的抗震性能优于钢筋混凝土柱。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TU398.9

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