偏心受压矩形钢管再生混凝土柱力学性能研究

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作为一种绿色建筑材料,再生混凝土的合理利用在环保、能源、经济等方面均可产生巨大的效益。向钢管内部浇筑再生混凝土,由核心再生混凝土与外钢管一同承受荷载,可以使钢材与再生混凝土彼此之间取长补短,即再生混凝土的存在能有效延缓甚至避免钢管过早产生局部屈曲,而且再生混凝土由于受到钢管的限制及保护,其强度及弹性模量低、收缩及徐变大等缺点得到明显改善。矩形钢管再生混凝土柱的外部矩形钢管同样对核心混凝土有约束效应,同时其与梁在节点区的连接更加简单便捷。工程应用中,结构柱因为同时受轴力与弯矩作用,通常处于偏心受力状态。所以,亟需深入探究偏心受压矩形钢管再生混凝土柱的力学特性,以期为工程实践提供理论依据。本文结合试验与有限元模拟,对偏心受压矩形钢管再生混凝土柱力学特性、工作机理及设计方法进行了深入的研究,完成的主要工作如下:(1)以截面长宽比、荷载偏心率、长细比、再生粗骨料取代率作为基本参数,进行了15个矩形钢管再生混凝土柱的偏心受压试验,研究各参数对试件破坏形态、荷载-变形曲线以及承载力等的影响情况;(2)明确了钢材和再生混凝土本构关系模型,在此基础上,使用ABAQUS软件构建了矩形钢管再生混凝土柱有限元模型,模拟和试验结果较为一致,有限元模型的可使用性得以检验;(3)使用经过检验的有限元模型,系统探究了截面长宽比、再生粗骨料取代率、荷载偏心率、长细比、截面含钢率、钢材及原生混凝土强度等参数对矩形钢管再生混凝土柱力学特性与工作机理的影响。(4)基于有限元模型剖析了各参数对矩形钢管再生混凝土柱稳定系数和轴力-弯矩相关关系的影响,结合回归分析法,提出了承载力简化公式,其计算结果同有限元模拟和试验结果均较为一致。
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