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不锈钢管再生混凝土轴压和弯曲性能研究

马国梁  
【摘要】:不锈钢具有耐久性好、抗腐蚀性强、塑性和韧性好、耐火性能优良、外表美观及维护费用低等特点,因此可作为高性能钢材用于工程结构。再生混凝土可实现骨料资源的循环利用,某种程度上解决了建筑垃圾污染环境和天然骨料供应紧张问题,是一种绿色环保混凝土。然而,不锈钢造价昂贵,再生混凝土性能较差,限制其推广应用。在薄壁不锈钢管中浇筑再生混凝土可形成不锈钢管再生混凝土,核心再生混凝土的支撑作用可改善薄壁不锈钢管的稳定性,同时核心再生混凝土处于不锈钢管的约束和保护之下,可改善再生混凝土的一些缺陷,这使不锈钢管再生混凝土在工程中应用成为可能。 本文采用试验研究和有限元模拟相结合的方法研究不锈钢管再生混凝土轴压和弯曲性能,具体进行了以下工作: (1)综述了本文相关课题的研究现状,包括不锈钢性能、再生混凝土性能、碳素钢管再生混凝土和不锈钢管混凝土的力学性能等,阐明了本文的研究内容。 (2)以钢管截面形状、再生骨料类型和再生骨料取代率为主要参数,共进行了28个(14个轴压和14个受弯)不锈钢管再生混凝土试件试验研究,考察上述参数对不锈钢管再生混凝土轴压和弯曲性能影响。 (3)在合理选择不锈钢和核心再生混凝土本构关系的基础上,建立了不锈钢管再生混凝土轴压短柱和受弯构件的有限元模型,对不锈钢管再生混凝土轴压短柱和受弯试件的破坏形态、荷载-变形曲线和承载力等进行了有限元模拟计算,总体上有限元计算结果与试验结果吻合较好。 (4)用试验验证的有限元模型,系统考察了不锈钢类型、混凝土强度、含钢率和再生骨料取代率等参数对不锈钢管再生混凝土轴压短柱和受弯构件荷载-变形曲线及承载力指标的影响规律,并建议了不锈钢管再生混凝土轴压短柱和受弯构件承载力简化计算公式。


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