鋼管自密實(shí)再生混凝土短柱軸壓承載力的研究.pdf

1、因經(jīng)濟(jì)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(huì)對(duì)環(huán)境和社會(huì)引起較大的危害，所以單靠采取天然建材并不是智舉，對(duì)廢棄混凝土充分利用具有重要的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。又因高、大跨等構(gòu)造物對(duì)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(shí)混凝土具有無需震動(dòng)均勻密實(shí)的優(yōu)良工作性能，因此研究鋼管自密實(shí)再生混凝土結(jié)構(gòu)已迫在眉睫，且鋼管自密實(shí)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(yàn)及ANSYS模擬對(duì)其進(jìn)行研究，具體內(nèi)容如下。
　　(1)采用全面試驗(yàn)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(duì)自密實(shí)再生混凝土的工作性能、立方體抗壓強(qiáng)度及彈性模量等性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明∶當(dāng)再生粗骨料取代率為50％、礦渣粉與硅灰之比為3∶1時(shí)，自密實(shí)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(shí)再生混凝土的擴(kuò)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(shí)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(dāng)?shù)V渣粉與硅粉之比為1∶1時(shí)，與自密實(shí)混凝土相比，自密實(shí)再生混凝土的彈性模量總體降低最少，當(dāng)再生骨料取代率為25％、50％、75％、100％時(shí)，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(huì)對(duì)自密實(shí)再生混凝土的彈性模量降低具有補(bǔ)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(shí)，自密實(shí)再生混凝土3d的抗壓強(qiáng)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(dāng)?shù)V渣粉與硅灰之比為9∶1、再生粗骨料取代率為50％時(shí)，自密實(shí)再生混凝土7d的抗壓強(qiáng)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(shí)，28d抗壓強(qiáng)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(shí)，自密實(shí)再生混凝土的抗壓強(qiáng)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(shí)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(duì)鋼管自密實(shí)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(shí)再生混凝土短柱的軸壓承載力略低于鋼管自密實(shí)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(shí)再生混凝土抗壓強(qiáng)度的提高，鋼管自密實(shí)再生混凝土試件極限承載力越大，對(duì)應(yīng)的位移越小;鋼管自密實(shí)再生混凝土和自密實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)再生混凝土短柱的極限承載力先減小后增大再減小。當(dāng)再生粗骨料取代率為50％時(shí)，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(shí)再生混凝土是可行的，在滿足承載力的條件下，當(dāng)綜合考慮再生粗骨料最大限度利用、施工進(jìn)度和成本時(shí)，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(yàn)得出15根鋼管自密實(shí)再生混凝土短柱的極限承載力，通過計(jì)算得出:《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(DBJ13-51-2003)的計(jì)算值與試驗(yàn)值最接近，與試驗(yàn)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(duì)曲線進(jìn)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(jì)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(yàn)相應(yīng)的結(jié)果對(duì)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(yàn)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(shí)再生混凝土