不同应力水平下钢管再生混凝土长期静力性能研究

摘要

将废弃混凝土制成再生骨料，一方面可以解决天然骨料紧缺的问题并降低大量开采砂石对生态环境的破坏，另一方面能够解决废弃混凝土的土地占用和环境污染的问题，是实现建筑资源环境可持续发展的主要措施之一。将再生混凝土应用于钢管混凝土中形成钢管再生混凝土构件，可以有效地改善再生混凝土的性能，并发挥再生混凝土和钢管各自的力学优势。已有研究表明，在结构设计中需重视钢管混凝土构件的长期静力性能。然而作为一种新型构件，钢管再生混凝土的长期性能研究尚处于起步阶段，因此本文针对钢管再生混凝土的长期性能进行数值分析和试验研究，主要进行以下工作：
　　（1）将现有再生混凝土徐变模型用于钢管再生混凝土长期变形预测，并与现有相关试验结果进行对比，验证了各模型可靠性；在此基础上进行参数分析，研究再生骨料取代率、加载龄期、混凝土强度和含钢率对钢管再生混凝土长期变形的影响。同时，分析了核心混凝土时效作用简化分析方法用于在预测钢管再生混凝土长期变形时的精度，确定了各简化方法的适用范围。研究发现，各模型对钢管再生混凝土长期变形的预测结果相近，最大相差不超过9.1％；龄期调整有效模量法在预测钢管再生混凝土长期变形时具有较高精度，误差在4.0%以内。
　　（2）利用UMAT二次开发程序将课题组提出的考虑核心再生混凝土时效作用的混凝土应力-应变关系引入 ABAQUS，建立有限元模型，分析时效作用对钢管再生混凝土柱静力性能的影响。分析表明时效作用对钢管再生混凝土柱静力性能影响显著，使构件表现出明显的应力重分布现象，钢管应力增加38.5%~112.6%，挠度增大8.2%~29.6%，稳定承载力降低3.1%~8.7%。时效作用对构件静力性能的影响主要与再生骨料取代率、轴压比、含钢率、加载龄期和长细比有关。
　　（3）考虑再生骨料取代率的影响，进行2组4个高应力状态下钢管再生混凝土轴压短柱徐变试验和2组4个对比试件的短柱试验，试验结果表明高应力状态下钢管再生混凝土徐变系数提高312%，表现出明显的非线性徐变特性，且徐变过程中钢管对核心再生混凝土约束作用有减弱的趋势。

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第1章 绪论

1.1 再生混凝土的特点

1.2 钢管再生混凝土的特点

1.3 混凝土徐变理论

1.4 相关课题研究现状

1.5 本文的主要内容

第2章 钢管再生混凝土长期变形计算模型对比分析

2.1 前言

2.2 再生混凝土徐变预测模型

2.3 基于已有试验的钢管再生混凝土徐变预测模型对比分析

2.4 钢管再生混凝土长期变形参数分析

2.5 钢管再生混凝土长期变形简化计算方法对比分析

2.6 本章小结

第3章 长期荷载对钢管再生混凝土静力性能的影响

3.1 引言

3.2 有限元模型

3.3 长期荷载作用对构件内力重分布的影响

3.4 长期荷载作用对构件屈曲前变形和稳定承载力的影响

3.5 本章小结

第4章 高应力状态下钢管再生混凝土短柱轴压徐变试验研究

4.1 引言

4.2 试验过程

4.3 试验结果及分析

4.4 持荷过程中钢管对核心混凝土的约束作用分析

4.5 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢