钢管再生混疑土柱抗震性能的数值分析研究

【摘要】随着经济的飞速发展,我国城镇化和现代化的水平不断提高,土木工程建设也得到了突飞猛进的发展,同时也伴随着建筑垃圾的大量产生和严重的环境污染。如何高效环保地处理日益增多的废弃混凝土等建筑垃圾成为工程界广泛关注的问题。综合国内外的探索研究发现,将废弃混凝土破碎、清洗、分级,得到再生骨料,部分或全部代替天然骨料,配制成新的混凝土,并与钢管形成组合材料,用于结构工程,是处理废弃混凝土的有效途径之一。钢管再生骨料混凝土作为一种组合材料,综合发挥了钢管与再生混凝土两种材料的优点,因而具有强度高、重量轻、施工方便、延性性能好等特点；用再生骨料替代天然骨料,同时解决了天然骨料资源日益枯竭和大量废弃混凝土难以处理两个难题,故引起了广大研究者的兴趣。目前对于钢管再生混凝土结构的研究主要集中在轴压短柱的承载力、耐火性能,偏压性能等方面,而对于钢管再生混凝土构件的位移延性、耗能能力、水平承载力等方面的研究并不完善。因此,本文利用非线性有限元软件ABAQUS6.11,结合已有的试验结果,针对钢管再生混凝土柱,建立了合理的有限元模型,并进行了数值分析研究,获得主要结论有：(1)钢管再生混凝土柱在低周往复荷载作用下,构件具有良好的延性,随着再生骨料替代率的增加,构件的位移延性有不同程度的增加。本文通过大量试算,并结合试验结果,提出了钢管再生混凝土柱位移延性的简化计算公式。(2)探索研究了不同参数对钢管再生混凝土柱水平承载力的影响。其中,轴压比和含钢率是影响钢管再生混凝土柱水平承载力最重要的参数。轴压比越大,钢管再生混凝土柱水平承载力和抗震性能越差,但是含钢率增加,则钢管再生混凝土柱水平承载力和抗震性能越好,除此之外,含钢率还是钢管再生混凝土柱初始刚度的一个重要影响因素。(3)相同的混凝土强度,钢管再生混凝土柱的水平承载力随着再生骨料替代率增加而降低,但是其位移延性却随着再生骨料替代率增加有不同程度的改善；(4)在低周往复荷载作用下,再生骨料替代率增加,会导致构件的初始刚度明显下降,替代率为r=100%相比r=0%的构件初始刚度下降高达17.1%。但是随着往复荷载不断施加,再生骨料替代率对构件刚度的影响逐渐减小,直到构件发生破坏时,再生骨料替代率对构件的刚度几乎没有影响了。(5)由于再生骨料在强度,硬度等力学性能方面不如天然骨料,钢管再生混凝土柱的耗能能力随再生骨料替代率增加而线性降低,相较钢管普通混凝土的总耗能能力,替代率为r=100%相比r=0%的钢管再生混凝土柱的总耗能下降了11.3%。
【作者】王绪湘；
【导师】李丽娟；
【作者基本信息】广东工业大学，工程力学，2014，硕士
【关键词】钢管再生混凝土柱；位移延性；再生骨料替代率；数值分析；

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