不锈钢管再生混凝土轴压性能试验与设计方法研究

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不锈钢具有外表美观、耐久性与抗腐蚀性好等优点,在结构工程中已逐渐得到应用。另一方面,再生混凝土实现了废弃混凝土的循环利用,缓解了骨料短缺问题。然而,不锈钢较高成本与再生混凝土离散性以及劣化的力学性能影响二者大规模应用。若将再生混凝土填充于不锈钢管中形成不锈钢管再生混凝土(RAC-FSST),可有效解决二者存在的上述问题,在实际工程中具有潜在应用前景。目前关于不锈钢管再生混凝土轴压力学性能的研究较少,且尚未提出考虑约束效应的RAC-FSST柱应力-应变关系。为此,本文采用试验与有限元分析对RAC-FSST短柱轴压力学性能进行了系统研究,主要研究内容如下:(1)进行了16根RAC-FSST短柱和8根不锈钢管混凝土(CFSST)的轴压试验,研究了含钢率、再生粗骨料取代率与混凝土抗压强度对构件极限承载力、峰值应变、刚度以及破坏模式的影响;分析了含钢率以及再生粗骨料对构件约束作用的影响。(2)采用ABAQUS有限元分析软件建立了不锈钢管再生混凝土轴压短柱模型,基于有限元模拟的合理性,分析了构件在轴压作用下的受力全过程,并对不同参数下不锈钢管再生混凝土轴压短柱的破坏形态、荷载变形曲线和极限承载力进行了有限元计算与分析;重点研究了约束效应系数对不锈钢管再生混凝土荷载-变形曲线发展趋势以及各部件轴力分配情况的影响。(3)基于试验与有限元模拟分析结果,对钢管混凝土(CFST)纵向应力-应变关系进行修正,提出了适用于不锈钢管再生混凝土(RAC-FSST)的荷载-应变曲线预测模型;评价了钢管混凝土和钢管再生混凝土构件设计规范对不锈钢管再生混凝土柱轴压承载力计算的适用性。
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