火灾后型钢再生混凝土轴压力学性能研究

摘要

型钢再生混凝土(SRRAC)结构是把型钢埋入再生混凝土中的一种独立的结构形式。其核心部分主要是型钢，而其外部则为再生混凝土及配适量的纵向受力主筋并由箍筋约束而成，SRRAC结构同时具有型钢混凝土和再生混凝土的优点，有着广泛的应用前景。
　　通过对相关文献的阅读，国内外对考虑温度场的火灾后SRRAC短柱的轴压性能试验研究还处于空白状态，本文通过试验、数值模拟和理论计算等分析方法，对火灾后SRRAC轴压短柱的力学性能进行了深入研究：
　　第一，对不同强度及不同再生粗骨料取代率γ的再生混凝土进行了试配，根据试验情况简单分析了硅灰对再生混凝土强度及和易性的影响，并对再生混凝土的工作机理进行了简单分析，最后给出了C40和C50强度的再生混凝土配合比。
　　第二，以再生粗骨料取代率、受火时间、再生混凝土强度为变化参数，设计了18个SRRAC短柱进行ISO-834标准火灾后的轴压性能试验(其中包括6个常温对比试件)，通过试验过程，观察了试件的破坏过程和最终破坏形态，并获取了火灾过程跟测点温度场及荷载-位移曲线等试验数据。通过对试验结果的分析，我们得出：相比普通型钢混凝土试件，火灾后SRRAC试件有较好的剩余承载力，且随着再生粗骨料取代率的增大，SRRAC试件在火灾后的承载力损失越小，但再生粗骨料取代率越大，试件的轴向变形也随之增大；受火时间对火灾后SRRAC试件剩余承载力影响很大；再生混凝土强度对火灾后SRRAC试件的剩余承载力影响较小。
　　第三，在选取合理的钢材及再生混凝土的热工参数和本构关系的基础上，运用ABAQUS有限元分析软件对试验所进行的常温及火灾后SRRAC轴压短柱模型以及进行了数值分析，结果表明：温度场数值模拟结果和力学分析模型与试验结果都较为接近，证明了有限元分析模型的合理性。还分析了火灾后SRRAC轴压短柱的受力机理和影响火灾后SRRAC轴压短柱试件的剩余承载力的参数：SRRAC轴压短柱经历火灾作用后承载力显著降低，但再生粗骨料取代率大于50％的SRRAC轴压构件在受火时间超过60min时，剩余承载力下降幅度不大；再生混凝土强度、再生粗骨料取代率、型钢屈服强度和截面含钢率对剩余承载力的影响并不明显。
　　最后，依照现有规范及文献研究，对常温下及火灾后型钢再生混凝土轴压短柱正截面承载力进行了计算，可得到常温下计算出的型钢再生混凝土轴压短柱试件的计算值较试验值相比偏于安全；受火60min的试件的计算值较模拟值和试验值低10%~30%，计算值偏于安全；受火120min的试件的计算值与试验值接近，较模拟值略低，吻合较好。
　　综合本文的研究表明，型钢再生混凝土轴压短柱在火灾后有较好的工作性能，所以型钢再生混凝土柱不仅解决了建筑垃圾处理和能源再生的问题，而且可以满足工程上对剩余承载力的要求，有着良好的应用前景。

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第一章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 相关课题的研究现状

1.3 研究内容

第二章 再生混凝土的配置

2.1 再生混凝土配合比设计

2.2 再生混凝土配置过程

2.3 再生混凝土机理分析

2.4 本章小结

第三章 火灾后型钢再生混凝土柱轴心受压试验研究

3.1 试验概况

3.2 火灾试验

3.3 力学试验

3.4 本章小结

第四章 火灾后型钢再生混凝土柱轴心受压有限元分析

4.1 温度场分析

4.2 力学性能分析

4.3 本章小结

第五章 火灾后型钢再生混凝土轴心受压短柱正截面承载力分析

5.1 型钢再生混凝土轴心受压短柱正截面承载力分析

5.2 火灾后型钢再生混凝土轴心受压短柱正截面承载力分析

5.3 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士学位期间的研究成果

附录B 攻读硕士学位期间参与的科研项目