鋼管自密實再生混凝土短柱軸壓承載力的研究.pdf

1、因經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，天然建材消耗巨大;除此之外，接近使用年限的舊建筑物更新?lián)Q代，產(chǎn)生的廢棄混凝土物等建筑垃圾越來越多，都會對環(huán)境和社會引起較大的危害，所以單靠采取天然建材并不是智舉，對廢棄混凝土充分利用具有重要的環(huán)境和經(jīng)濟效益。又因高、大跨等構(gòu)造物對建筑空間要求較高，故使用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)較多，且自密實混凝土具有無需震動均勻密實的優(yōu)良工作性能，因此研究鋼管自密實再生混凝土結(jié)構(gòu)已迫在眉睫，且鋼管自密實再生混凝土短柱軸心受壓承載力的研究甚少

2、。故本人在前人研究基礎(chǔ)上，采用試驗及ANSYS模擬對其進行研究，具體內(nèi)容如下。
　　(1)采用全面試驗法，研究礦渣粉與硅灰在不同比例(1∶1、3∶1、9∶1)和再生骨料在不同取代率(0％、25％、50％、75％、100％)下對自密實再生混凝土的工作性能、立方體抗壓強度及彈性模量等性能的影響。試驗結(jié)果表明∶當再生粗骨料取代率為50％、礦渣粉與硅灰之比為3∶1時，自密實再生混凝土的工作性能最佳，比礦渣粉與硅灰之比為1∶1和9∶1，自密

3、實再生混凝土的擴展度分別提高了4.47％和8.18％，坍落度分別提高了1.90％和2.68％，T500分別減少了18.18％和25％;自密實再生混凝土的彈性模量隨著再生粗骨料取代率的增加而減小，隨著礦渣粉與硅灰之比的增大而減小，當?shù)V渣粉與硅粉之比為1∶1時，與自密實混凝土相比，自密實再生混凝土的彈性模量總體降低最少，當再生骨料取代率為25％、50％、75％、100％時，彈性模量分別降低了4.68％、8.43％、13.75％、17.5％，

4、硅粉比例增加會對自密實再生混凝土的彈性模量降低具有補償?shù)淖饔?。在礦渣粉與硅粉之比為1∶1、再生粗骨料取代率為50％時，自密實再生混凝土3d的抗壓強度最高，比礦渣粉與硅灰之比為3∶1和9∶1分別提高了2.27％和1.66％;當?shù)V渣粉與硅灰之比為9∶1、再生粗骨料取代率為50％時，自密實再生混凝土7d的抗壓強度最高，比礦渣粉與硅灰之比為1∶1和3∶1提高了5.59％和0.85％;再生粗骨料取代率為50％、礦渣粉與硅灰之比為1∶1、3∶1、9

5、∶1時，28d抗壓強度分別降低了0.36％、2.53％、3.83％，且在礦渣粉與硅灰之比為1∶1時，自密實再生混凝土的抗壓強度最高，比礦渣粉與硅灰之比為3∶1和9∶1分別提高了3.29％和5.69％;故提出C40自密實再生混凝土單位體積的各材料重量的最優(yōu)配合比（水泥∶粉煤灰∶礦渣粉∶硅灰∶天然骨料∶再生粗骨料∶砂∶水∶減水劑的最優(yōu)配合比為250∶150∶50∶50∶500.4∶510∶742.56∶153.93∶12.5)。
　　

6、(2)對鋼管自密實再生混凝土短柱的軸心試壓表明:軸壓試件的破壞模式為剪切破壞，柱中形成腰鼓的變形特征;鋼管自密實再生混凝土短柱的軸壓承載力略低于鋼管自密實普通混凝土短柱，最大極限荷載處的位移在6～10mm左右，且隨著自密實再生混凝土抗壓強度的提高，鋼管自密實再生混凝土試件極限承載力越大，對應(yīng)的位移越小;鋼管自密實再生混凝土和自密實鋼管普通混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變曲線和荷載-位移曲線基本相似，隨著再生粗骨料取代率、礦渣粉與硅灰之比的增加，荷載—

7、縱向位移曲線在彈性階段的斜率逐漸減少，鋼管自密實再生混凝土短柱的剛性逐漸減弱;隨著礦渣粉與硅灰之比的增加，鋼管自密實再生混凝土短柱的極限承載力逐漸減小，隨著再生粗骨料取代率的增加，鋼管自密實再生混凝土短柱的極限承載力先減小后增大再減小。當再生粗骨料取代率為50％時，礦渣粉與硅灰之比為1∶1的極限承載力最大，為1161KN，比礦渣粉與硅灰之比為3∶1提高了3.5％，比礦渣粉與硅灰之比為9∶1提高了2.4％;與鋼管再生混凝土短柱相比較，鋼管

8、內(nèi)澆筑自密實再生混凝土是可行的，在滿足承載力的條件下，當綜合考慮再生粗骨料最大限度利用、施工進度和成本時，再生骨料取代率最佳為50％，相應(yīng)的承載力比鋼管再生混凝土短柱高1.08％;靜載試驗得出15根鋼管自密實再生混凝土短柱的極限承載力，通過計算得出:《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(DBJ13-51-2003)的計算值與試驗值最接近，與試驗的比值介于0.71～0.99之間，且均值為0.960，變異系數(shù)為0.031，安全度最低;通過找出構(gòu)件約束

9、效應(yīng)系數(shù)與管內(nèi)混凝土承載力提高系數(shù)之間的關(guān)系曲線，對曲線進行回歸分析和擬合，提出鋼管再生混凝土柱的極限承載力修正計算式:ND=(27.25ξ2-49.71ξ+24.27)fckAc+fyAs
　　(3) ANSYS有限元模擬的極限承載力、破壞形態(tài)與試驗相應(yīng)的結(jié)果對比得出，兩者比值的平均值、變異系數(shù)分別是1.019、0.008，偏差在5％左右，破壞形態(tài)與試驗結(jié)果一樣，說明兩者吻合良好，表明應(yīng)用有限元ANSYS分析鋼管自密實再生混凝土