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钢管约束下核心轻集料混凝土基本力学性能研究

杨明  
【摘要】:随着现代土木工程结构朝着轻质、高强、大跨、高耸的方向发展,人们对建筑材料以及建筑结构的要求越来越高。作为钢管混凝土的一种,钢管轻集料混凝土集合了轻集料混凝土强度高、自重轻、耐久性好的材料优势以及钢管混凝土构件良好的力学性能,在工程建设中应用前景日益广阔。目前由于受到材料科学发展和研究的限制,国内外有关钢管轻集料混凝土的研究相对偏少,工程应用实例也不多见。 本论文以钢管约束下的核心轻集料混凝土为研究对象,通过对6组18根钢管约束下核心轻集料混凝土柱的轴压试验研究,并结合课题组同时进行的42根钢管轻集料混凝土短柱轴压试验结果,探讨了轻集料混凝土在钢管约束状态下的受压力学性能。 首先对6组18根钢管约束下核心轻集料混凝土试件进行紧箍效应试验,探讨了混凝土强度指标、试件含钢率等因素对核心轻集料混凝土的承载力、应力—应变关系曲线、破坏形态等方面的影响。试验研究和理论分析结果表明,在钢管的紧箍作用下,轻集料混凝土的变形性能和延性明显改善,强度大幅度提高,但紧箍效应比普通混凝土小。同时,根据试验结果确立了三向受压状态下轻集料混凝土的强度条件。 其次是结合课题组同时进行的42根钢管轻集料混凝土短柱构件的轴压试验,采用剥离分析法,对短柱试验数据进行数值分析。通过对钢管和核心轻集料混凝土在受力过程中应力变化情况的研究,建立了核心轻集料混凝土的本构关系方程,其计算结果与按剥离法得到的试验曲线吻合良好。 最后,根据极限平衡理论推导了钢管轻集料混凝土轴压短柱极限承载力的计算公式,并采用合成法编译非线性程序对钢管轻集料混凝土短柱试件的荷载—变形关系曲线进行全过程分析。各部分计算结果与试验实测结果吻合良好。


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