随着科技的不断进步,建筑工业水平得到了长足的发展,各种高耸、大跨、造型奇特的建筑工程接踵而至,传统的建筑材料和建筑结构已经越来越难以满足人们的需求。因此,新型建筑材料和建筑结构的开发与应用已经成为工程技术人员开展科学研究的热点之一。随后,钢管混凝土、轻骨料混凝土以及微膨胀混凝土等技术应运而生,被广泛应用于工程实际中,取得了良好的经济效益与社会效益。本文将以上三种技术合为一体,组成钢管微膨胀轻骨料混凝土,充分发挥各种材料的优点,弥补各自的缺点。为了研究钢管微膨胀轻骨料混凝土的基本力学性能,本文开展了如下的研究工作:(1)通过微膨胀轻骨料混凝土配合比试验,分析膨胀剂掺量对混凝土强度以及试块自由形变的影响。试验研究表明:掺加适量的膨胀剂既能补偿轻骨料混凝土的收缩,防止开裂,还能提高混凝土的密实度和强度;但膨胀剂掺入过量,不利于混凝土强度的进一步提高。(2)制作12组共24根钢管微膨胀轻骨料混凝土短柱试件,进行为期60天的限制膨胀试验观测,分析3种含钢率条件下膨胀剂掺量对轻骨料混凝土限制膨胀性能的影响。试验研究表明:在试验参数范围内,膨胀剂掺量越大,补偿核心混凝土的收缩越明显,钢管因核心混凝土的收缩产生的环向压应力也越小,甚至还会产生环向拉应力。(3)进行钢管微膨胀轻骨料混凝土短柱试件的轴心抗压试验,并对试验结果进行分解分析,分别探讨钢管与核心微膨胀轻骨料混凝土的应力-应变关系。试验结果表明:增大含钢率和核心混凝土强度能极大地提高试件的组合强度和刚度;掺加适量膨胀剂能够提高钢管对核心混凝土的紧箍力,并使试件在轴压作用下的紧箍力提前出现,使试件承载力得到进一步提高。在试验基础上,拟合得到核心微膨胀轻骨料混凝土在三向应力状态下的强度准则,并通过对各公式的计算比较分析,提出了适合钢管微膨胀轻骨料混凝土短柱的极限承载力计算公式。(4)建立钢材与核心混凝土在三向应力状态下的本构关系模型,分别采用合成法与实用计算公式进行数值分析,计算得到本试验中轴压短柱试件的轴力–应变全过程曲线,并与试验曲线做比较分析。结果表明,在同参数条件下,钢管微膨胀轻骨料混凝土的弹性工作阶段长于普通钢管混凝土,且组合弹性模量低于普通钢管混凝土;在已有研究成果上,本文通过修正得到的实用计算公式能够较好地反映钢管微膨胀轻骨料混凝土的轴压破坏过程,但有关参数不适用于含钢率偏低的钢管微膨胀轻骨料混凝土。