鋼管自密實(shí)再生混凝土短柱的軸壓和偏壓力學(xué)行為研究.pdf

1、鋼管自密實(shí)再生混凝土作為一種新型組合結(jié)構(gòu)，將自密實(shí)混凝土、再生混凝土和鋼管混凝土結(jié)合在一起，發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)各自的不足，具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。本文深入地研究了高強(qiáng)自密實(shí)再生混凝土的配合比設(shè)計(jì)方法、工作性能和力學(xué)性能以及鋼管自密實(shí)再生混凝土短柱在軸心受壓和偏心受壓狀態(tài)下的力學(xué)行為，為鋼管自密實(shí)再生混凝土的工程應(yīng)用提供了理論依據(jù)和科學(xué)支撐。本文的主要內(nèi)容如下:
　　(1)高強(qiáng)自密實(shí)再生混凝土的制備
　　建議結(jié)合固定砂石體積

2、含量法和自由水灰比法進(jìn)行高強(qiáng)自密實(shí)再生混凝土的配合比設(shè)計(jì)。依據(jù)建議的配合比設(shè)計(jì)方法確定高強(qiáng)自密實(shí)再生混凝土的計(jì)算配合比，同時(shí)結(jié)合工作性能試驗(yàn)和力學(xué)性能試驗(yàn)進(jìn)行配合比的調(diào)整并確定最終配合比，使用再生粗骨料替代天然粗骨料制備出工作性能滿足二級(jí)自密實(shí)性能的要求且強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到C60的高強(qiáng)自密實(shí)再生混凝土。
　　(2)高強(qiáng)自密實(shí)再生混凝土的工作性能研究
　　開展了坍落擴(kuò)展度試驗(yàn)、擴(kuò)展時(shí)間T500試驗(yàn)和U型箱試驗(yàn)，研究再生骨料替代率對(duì)高

3、強(qiáng)自密實(shí)再生混凝土的工作性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明:隨著再生骨料替代率的增加，高強(qiáng)自密實(shí)再生混凝土拌合物的流動(dòng)性能、填充性能和間隙通過性能均有所降低，但是高強(qiáng)自密實(shí)再生混凝土拌合物的粘聚性能有所增強(qiáng)，再生骨料對(duì)自密實(shí)再生混凝土拌合物的抗離析性能無顯著影響。不同再生骨料替代率的高強(qiáng)自密實(shí)再生混凝土的工作性能指標(biāo)均能滿足二級(jí)自密實(shí)性能的要求，完全能夠用于一般的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中。
　　(3)高強(qiáng)自密實(shí)再生混凝土的力學(xué)性能研究
　　開

4、展了高強(qiáng)自密實(shí)再生混凝土的力學(xué)性能試驗(yàn)，研究再生骨料替代率對(duì)其抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和彈性模量等力學(xué)性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明:高強(qiáng)自密實(shí)再生混凝土立方體受壓、棱柱體受壓和劈裂受拉的破壞形態(tài)與普通混凝土相似;高強(qiáng)自密實(shí)再生混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度、軸心抗壓強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度、彈性模量等力學(xué)性能隨著再生骨料替代率的增加而降低;高強(qiáng)自密實(shí)再生混凝土的峰值應(yīng)變隨著再生骨料替代率的增加而增大;再生骨料替代率對(duì)高強(qiáng)自密實(shí)再生混凝土泊松比的影響較小?；谠?/p>

5、驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，提出了高強(qiáng)自密實(shí)再生混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度、軸心抗壓強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度、彈性模量、峰值應(yīng)變之間的換算公式。
　　(4)鋼管自密實(shí)再生混凝土軸壓短柱的力學(xué)行為試驗(yàn)研究
　　開展了鋼管自密實(shí)再生混凝土短柱的軸心受壓試驗(yàn)，研究了再生骨料替代率和含鋼率對(duì)其力學(xué)行為的影響規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明:鋼管自密實(shí)再生混凝土軸壓短柱呈現(xiàn)塑性破壞狀態(tài);鋼管的約束作用提高了核心自密實(shí)混凝土的力學(xué)性能，圓鋼管相對(duì)于方鋼管對(duì)核心自密實(shí)再生

6、混凝土的約束作用更好;再生骨料替代率對(duì)鋼管自密實(shí)再生混凝土短柱軸壓承載力的影響不顯著，但是再生骨料替代率對(duì)其峰值應(yīng)變的影響較為顯著;含鋼率對(duì)鋼管自密實(shí)再生混凝土短柱的軸壓承載力和峰值應(yīng)變有顯著影響。基于統(tǒng)一理論、疊加理論和極限平衡理論分別提出了鋼管自密實(shí)再生混凝土短柱的軸壓承載力計(jì)算公式。
　　(5)鋼管自密實(shí)再生混凝土偏壓短柱的力學(xué)行為試驗(yàn)研究
　　開展了鋼管自密實(shí)再生混凝土短柱的偏心受壓試驗(yàn)，研究了再生骨料替代率、偏心率

7、和含鋼率對(duì)其力學(xué)行為的影響規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明:鋼管自密實(shí)再生混凝土偏壓短柱由于發(fā)生側(cè)向撓曲而破壞;再生骨料替代率對(duì)鋼管自密實(shí)再生混凝土短柱偏壓承載力的影響不顯著，但是再生骨料替代率對(duì)其峰值撓度的影響較顯著;偏心率和含鋼率對(duì)鋼管自密實(shí)再生混凝土短柱的偏壓承載力和峰值撓度有顯著影響?；诮y(tǒng)一理論和經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法分別提出了鋼管自密實(shí)再生混凝土短柱的偏壓承載力計(jì)算公式。
　　(6)鋼管自密實(shí)再生混凝土短柱力學(xué)行為的有限元分析
　　提出了

8、核心自密實(shí)再生混凝土的等效應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系模型，建立了鋼管自密實(shí)再生混凝土短柱的三維非線性有限元模型，模擬鋼管自密實(shí)再生混凝土短柱在軸壓和偏壓狀態(tài)下的力學(xué)行為。基于通用有限元軟件Abaqus提供的內(nèi)核腳本程序接口，利用Python語言開發(fā)了鋼管自密實(shí)再生混凝土構(gòu)件的參數(shù)化自動(dòng)建模程序，實(shí)現(xiàn)了有限元分析的參數(shù)化和自動(dòng)化。通過試驗(yàn)研究和有限元分析揭示了鋼管自密實(shí)再生混凝土短柱在軸壓和偏壓狀態(tài)下的力學(xué)行為，鋼管自密實(shí)再生混凝土軸壓短柱的力學(xué)行為