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方钢管再生混合混凝土短柱轴压力学性能研究

作　者: 潘国锋
导　师: 张惠华；高轩能
学　校: 华侨大学
专　业: 结构工程
关键词: 方钢管再生混合混凝土短柱再生混合混凝土力学性能混合比轴心受压
分类号: TU398.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

再生混合混凝土为废弃混凝土有效的循环利用提供了一条有效的途径，所谓再生混合混凝土，就是将拆迁或改建所产生的废弃混凝土仅通过简单破碎及筛分加工成较大粒径的块体。与传统的再生骨料混凝土相比，再生混合混凝土可以有效减少骨料在加工过程中能源的消耗。由于再生混合混凝土的结构性能较普通混凝土结构有不同程度的降低，本文引入了钢管再生混合混凝土的研究，组合结构能充分发挥各自材料的优势，具有强度高、塑性好、施工速度快，降低工程造价等优势。本文进行了以下研究：选取再生混合比（0%、13%、26%、39%）为参数进行了再生混合混凝土棱柱体单轴受压力学性能的试验研究，研究表明：（1）混合比为13%的棱柱体抗压强度比0%的试件略微增大，当混合比大于13%时，试件的抗压强度随着混合比的提高而减少。（2）混合比为13%的棱柱体峰值应变比0%的试件略微减少，当混合比大于13%时，试件的峰值应变随着混合比的提高而增大。（3）试件的延性随着混合比的提高而逐渐变差。选取再生混合比（0%、13%、26%、39%）为参数，通过试验研究混合比对方钢管再生混合混凝土短柱(square steel stub column filled with demolishedconcrete lump)轴压力学性能的影响，研究表明：（1）混合比由0%增至26%时，短柱试件的承载力相差不大，而混合比为39%的试件承载力比0%的试件承载力下降约20%。（2）试件的延性系数随着混合比的提高总体上逐渐增大。（3）试件的最优混合比在13%-26%范围内。（4）通过采用有效宽度法提出方钢管再生混合混凝土短柱轴压承载力的计算公式。采用有限元分析方法对方钢管再生混合混凝土轴压短柱的荷载-应变全曲线进行数值分析，在验证有限元模型可行性的基础上，选取宽厚比、混凝土强度以及再生混合比三个关键参数系统分析其对短柱试件力学性能的影响。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-9
第1章绪论  9-17
  1.1 课题的研究背景及意义  9-10
  1.2 再生混凝土的研究现状  10-12
    1.2.1 再生骨料的性质  10
    1.2.2 再生混凝土国内外研究进展  10-12
  1.3 薄壁钢管混凝土的特性及国内外研究现状  12-14
    1.3.1 薄壁钢管混凝土的特性  12
    1.3.2 薄壁钢管混凝土国内外研究现状  12-14
  1.4 钢管再生混凝土的研究及应用现状  14-16
  1.5 现有的研究的不足  16
  1.6 本文主要研究内容、方法及预期成果  16-17
第2章再生混合混凝土棱柱体单轴受压试验研究  17-28
  2.1 概述  17
  2.2 试验方案  17-20
    2.2.1 试验目的  17
    2.2.2 试件的设计与制作  17-18
    2.2.3 测点布置与试验加载  18-20
  2.3 试验结果与分析  20-27
    2.3.1 破坏过程与破坏形式  20-21
    2.3.2 应力-应变全曲线  21-22
    2.3.3 再生混合比对抗压强度的影响  22-23
    2.3.4 再生混合比对峰值应变的影响  23-24
    2.3.5 再生混合比对棱柱体延性的影响  24-27
  2.4 本章小结  27-28
第3章方钢管再生混合混凝土轴压短柱试验研究  28-46
  3.1 概述  28
  3.2 试验方案  28-31
    3.2.1 试验目的  28
    3.2.2 试件的设计与制作、材料特性  28-30
    3.2.3 量测内容及测点布置  30-31
    3.2.4 试验加载制度  31
  3.3 试验现象  31-35
    3.3.1 方钢管再生混凝土破坏模式  31-32
    3.3.2 方钢管再生混凝土短柱破坏过程  32-35
  3.4 试验结果与分析  35-44
    3.4.1 荷载-变形曲线  35-37
    3.4.2 最优混合比分析  37
    3.4.3 方钢管再生混合混凝土轴压短柱延性分析  37-38
    3.4.4 再生混合混凝土强度承载力提高系数分析  38-40
    3.4.5 应力与应变分析  40-44
      3.4.5.1 合成法的概念  40-42
      3.4.5.2 应变分析  42-43
      3.4.5.3 应力分析  43-44
  3.5 本章小结  44-46
第4章方钢管再生混合混凝土短柱轴压承载力计算  46-54
  4.1 概述  46-47
  4.2 有效宽度法概念  47-50
  4.3 短柱轴压承载力计算  50-53
  4.4 本章小结  53-54
第5章方钢管再生混凝土轴压短柱力学性能数值分析  54-70
  5.1 概述  54
  5.2 有限单元法基本理论  54-55
    5.2.1 几何非线性理论  54
    5.2.2 材料非线性理论  54-55
  5.3 单元类型与材料本构关系  55-60
    5.3.1 单元类型  55-57
    5.3.2 材料的本构方程  57-59
    5.3.3 网格划分  59-60
    5.3.4 边界约束模型  60
    5.3.5 初始缺陷  60
  5.4 计算结果验证与分析  60-65
    5.4.1 荷载-应变曲线  60-63
    5.4.2 应力与位移分析  63-65
  5.5 方钢管再生混合混凝土轴压短柱参数分析  65-68
    5.5.1 试件设计  65-66
    5.5.2 宽厚比对轴压力学性能的影响  66-67
    5.5.3 混凝土强度对轴压力学性能的影响  67-68
    5.5.4 再生混合比对轴压力学性能的影响  68
  5.6 本章小结  68-70
第6章结论与展望  70-72
  6.1 结论  70-71
  6.2 今后研究工作的建议及展望  71-72
参考文献  72-75
个人简历  75-76
致谢  76

方钢管再生混合混凝土短柱轴压力学性能研究

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