再生骨料混凝土受扭構(gòu)件抗震性能試驗(yàn)與理論研究.pdf

1、隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市建設(shè)的需要，城市既有建筑不斷更新，城市規(guī)模不斷加大，大量的混凝土建筑物和構(gòu)筑物被拆除，從而產(chǎn)生了大量的廢棄混凝土。為了解決城市環(huán)境保護(hù)的壓力，迫切需要對(duì)這些廢棄混凝土進(jìn)行處理加以利用。將廢棄的混凝土塊經(jīng)過(guò)回收、破碎、清洗、分級(jí)后，按一定比例與級(jí)配混合，部分或全部代替砂石等天然骨料配置成再生骨料混凝土是解決這一問(wèn)題最為有效的措施。既解決了環(huán)保問(wèn)題，又符合國(guó)家構(gòu)建節(jié)約型社會(huì)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的需要。
　　目前

2、國(guó)內(nèi)外對(duì)于再生混凝土基本構(gòu)件的研究主要集中在受拉、壓、彎、剪幾個(gè)方面，對(duì)于再生混凝土構(gòu)件在扭矩作用下的受力性能，特別是抗震性能的研究尚無(wú)人涉及。本文進(jìn)行了再生骨料混凝土純扭構(gòu)件、彎剪扭復(fù)合受力構(gòu)件的抗震性能試驗(yàn)研究，為再生混凝土進(jìn)行工程應(yīng)用提供試驗(yàn)依據(jù)和理論基礎(chǔ)。
　　通過(guò)對(duì)2個(gè)再生骨料混凝土試件以及2個(gè)普通混凝土試件在低周反復(fù)純扭作用下的試驗(yàn)，了解了試件的受力狀態(tài)和破壞過(guò)程。對(duì)其滯回曲線、延性特征、耗能能力、強(qiáng)度和剛度的退化等指

3、標(biāo)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。試驗(yàn)表明，再生骨料混凝土純扭試件的破壞過(guò)程與普通混凝土純扭試件相似，從加載開(kāi)始至破壞經(jīng)歷了彈性階段、開(kāi)裂階段、屈服階段和破壞階段。再生骨料混凝土試件開(kāi)裂荷載比普通混凝土試件低約17％，承載能力基本相近;構(gòu)件剛度退化規(guī)律與普通混凝土構(gòu)件基本一致。再生骨料混凝土試件的扭轉(zhuǎn)位移延性系數(shù)比普通混凝土試件大12.3％，等效粘滯阻尼系數(shù)比普通混凝土試件大27.7％。說(shuō)明再生骨料混凝土試件具有良好的延性和耗能能力。
　　目前

4、基于耐久性的考慮，現(xiàn)行的技術(shù)規(guī)程均要求限制混凝土中再生粗骨料取代率在30％～50％之間。為提高再生混凝土的耐久性能，加大再生骨料的取代率，可摻加適量的粉煤灰增強(qiáng)界面密實(shí)性和粘結(jié)作用，改善再生混凝土的耐久性能。由于粉煤灰取代水泥，勢(shì)必影響構(gòu)件的受力性能。通過(guò)對(duì)3個(gè)再生混凝土試件以及3根粉煤灰取代水泥率為15％的改性再生混凝土試件進(jìn)行低周反復(fù)彎剪扭試驗(yàn)，獲得了不同加載工況下的扭矩-扭率滯回曲線。試驗(yàn)結(jié)果表明，改性再生骨料混凝土彎剪扭試件與再

5、生骨料混凝土彎剪扭試件的破壞過(guò)程相似。兩者的扭矩-扭率滯回曲線差別不大，特征荷載、剛度退化規(guī)律基本相同，改性再生骨料混凝土試件的裂縫出現(xiàn)較晚，延性系數(shù)和耗能能力略有改善。摻入粉煤灰對(duì)再生骨料混凝土試件的抗震性能影響不大。
　　根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，通過(guò)對(duì)骨架曲線、屈服荷載滯回環(huán)以及極限荷載滯回環(huán)的分析，建立了反復(fù)荷載下考慮剛度退化的滑移型彎、剪、扭作用下的恢復(fù)力模型，為編制計(jì)算程序進(jìn)行數(shù)值模擬提供依據(jù)。
　　在扭矩和剪力的共同作用下

6、，剪應(yīng)力按彈性理論計(jì)算，扭剪應(yīng)力按全塑性理論計(jì)算，并考慮由于混凝土軟化效應(yīng)導(dǎo)致混凝土內(nèi)部的應(yīng)力重分布，建立了開(kāi)裂扭矩的計(jì)算公式。采用變角空間桁架模型并考慮再生骨料混凝土材性的特點(diǎn)，以及試驗(yàn)采用低周反復(fù)加載方式，建立了再生骨料混凝土復(fù)合受扭構(gòu)件的抗扭承載力統(tǒng)一方程。理論計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)實(shí)測(cè)值符合較好。
　　采用ABAQUS的塑性損傷模型模擬混凝土材料在低周反復(fù)荷載下拉壓塑性應(yīng)變導(dǎo)致的彈性剛度的退化以及循環(huán)荷載作用下的剛度恢復(fù)。對(duì)再生骨