本文關(guān)鍵詞：內(nèi)置橫向約束的薄壁圓鋼管再生混合混凝土柱的軸壓和耐火性能研究

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【摘要】：鋼管混凝土柱是一種綜合性能優(yōu)越的構(gòu)件形式,已在實(shí)際工程中廣泛應(yīng)用。為了在用鋼量不變的情況下進(jìn)一步提升該類構(gòu)件的力學(xué)性能,同時(shí)結(jié)合課題組有關(guān)廢舊混凝土高效循環(huán)利用的研究思路,本文提出了內(nèi)置橫向約束的薄壁圓鋼管再生混合混凝土柱,并對(duì)其軸壓和耐火性能進(jìn)行了初步探索。具體研究工作如下:1、開展了20根內(nèi)置橫向約束的薄壁圓鋼管再生混合混凝土短柱的軸壓試驗(yàn),考察了廢舊混凝土塊體取代率、新混凝土強(qiáng)度、內(nèi)置箍筋約束及其布置方式對(duì)試件軸壓性能的影響。研究表明:(1)在用鋼量相同的情況下,通過(guò)減小鋼管壁厚并在鋼管內(nèi)部設(shè)置箍筋,可同時(shí)提高該類短柱的軸壓承載力和延性指標(biāo),且后者提高幅度更為顯著;(2)當(dāng)新、舊混凝土強(qiáng)度接近時(shí),廢舊混凝土塊體的采用并未導(dǎo)致該類短柱的軸壓承載力降低,但當(dāng)新、舊混凝土強(qiáng)度差很大時(shí),廢舊混凝土塊體的采用將導(dǎo)致該類短柱的軸壓承載力顯著降低,同時(shí)使其延性指標(biāo)明顯改善;(3)針對(duì)該類短柱,建議給出的軸壓承載力計(jì)算公式具有較好的預(yù)測(cè)精度。2、采用有限元軟件ABAQUS建立了內(nèi)置橫向約束的薄壁圓鋼管再生混合混凝土短柱的有限元模型,分析了再生混合混凝土組合強(qiáng)度、箍筋中心線與鋼管內(nèi)壁的距離(筋管距)、箍筋占總用鋼量的比例(取鋼率)、初始徑厚比和鋼管外徑對(duì)該類短柱軸壓性能的影響。研究表明:(1)筋管距在20~50 mm范圍內(nèi)變化對(duì)該類短柱的荷載-變形曲線無(wú)明顯影響;(2)當(dāng)取鋼率在10%~30%范圍內(nèi)變化時(shí),該類短柱的軸壓承載力隨著取鋼率的增加逐漸增大;(3)當(dāng)初始徑厚比在80~120范圍內(nèi)變化時(shí),該類短柱相對(duì)于同等用鋼量的無(wú)內(nèi)置箍筋短柱的軸壓承載力提高幅度隨著初始徑厚比的增大有所減小。3、開展了3根內(nèi)置橫向約束的薄壁圓鋼管再生混合混凝土柱的明火試驗(yàn),考察了內(nèi)置箍筋約束及其布置方式對(duì)試件耐火性能的影響。研究表明:(1)當(dāng)荷載比0.4、徑厚比約125~130時(shí),只要鋼管外壁涂抹厚度30 mm的水泥砂漿且通長(zhǎng)設(shè)置一層鋼絲網(wǎng)(中部局部二層鋼絲網(wǎng)),則可使該類柱滿足一級(jí)耐火要求;(2)在用鋼量相同的情況下,通過(guò)減小鋼管壁厚并在鋼管內(nèi)部設(shè)置箍筋,可使該類柱的耐火極限明顯提高。
【關(guān)鍵詞】：再生混合混凝土 薄壁圓鋼管 柱 軸壓性能 耐火性能
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU398.9
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 研究背景和意義10-12
• 1.2 再生混合混凝土柱的研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 再生混合混凝土12-13
• 1.2.2 再生混合混凝土組合柱13-15
• 1.2.3 鋼筋再生混合混凝土柱15-16
• 1.3 設(shè)置橫向約束的鋼管混凝土柱的研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4 本文主要工作17-18
• 第二章 內(nèi)置橫向約束的薄壁圓鋼管再生混合混凝土柱的軸壓性能試驗(yàn)18-40
• 2.1 引言18
• 2.2 試驗(yàn)概況18-27
• 2.2.1 試件設(shè)計(jì)與材料特性18-25
• 2.2.2 測(cè)點(diǎn)布置25-26
• 2.2.3 試驗(yàn)裝置與加載制度26-27
• 2.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析27-36
• 2.3.1 宏觀破壞形態(tài)27-30
• 2.3.2 軸壓承載力及延性30-32
• 2.3.3 荷載-變形曲線32-34
• 2.3.4 荷載-應(yīng)變曲線34-36
• 2.4 承載力簡(jiǎn)化計(jì)算36-38
• 2.5 本章小結(jié)38-40
• 第三章 內(nèi)置橫向約束的薄壁圓鋼管再生混合混凝土柱的軸壓性能計(jì)算分析40-65
• 3.1 引言40
• 3.2 計(jì)算模型40-47
• 3.2.1 單元選取及劃分40
• 3.2.2 界面接觸40-41
• 3.2.3 邊界條件與加載方式41
• 3.2.4 混凝土本構(gòu)關(guān)系一41-44
• 3.2.5 混凝土本構(gòu)關(guān)系二44-46
• 3.2.6 鋼管本構(gòu)關(guān)系46-47
• 3.3 模型驗(yàn)證與初算47-54
• 3.3.1 模型驗(yàn)證47-49
• 3.3.2 初步計(jì)算49-52
• 3.3.3 計(jì)算工況52-54
• 3.4 計(jì)算結(jié)果與分析54-64
• 3.4.1 再生混合混凝土強(qiáng)度的影響54-56
• 3.4.2 箍筋中心線與鋼管內(nèi)壁的距離的影響56-58
• 3.4.3 箍筋占總用鋼量的比例的影響58-60
• 3.4.4 初始徑厚比的影響60-62
• 3.4.5 鋼管外徑的影響62-64
• 3.5 本章小結(jié)64-65
• 第四章 內(nèi)置橫向約束的薄壁圓鋼管再生混合混凝土柱的耐火性能試驗(yàn)65-78
• 4.1 引言65
• 4.2 試驗(yàn)概況65-73
• 4.2.1 試件設(shè)計(jì)與材料特性65-70
• 4.2.2 測(cè)點(diǎn)布置70-72
• 4.2.3 試驗(yàn)過(guò)程72-73
• 4.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析73-77
• 4.3.1 宏觀現(xiàn)象73-74
• 4.3.2 截面溫度場(chǎng)74-75
• 4.3.3 耐火極限75-76
• 4.3.4 軸向變形76-77
• 4.4 本章小結(jié)77-78
• 結(jié)論與展望78-80
• 參考文獻(xiàn)80-86
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果86-87
• 致謝87-88
• 附件88

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