方钢管再生混凝土柱抗震性能试验研究

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废弃混凝土的回收循环利用是一个亟需解决的课题,它符合国家可持续发展以及保护环境的政策。因再生混凝土自身材质所限,现阶段再生混凝土在工程中的利用层次还比较低,多用于建筑工程的非承重构件。本文在钢管混凝土结构中利用再生骨料替代天然骨料,探讨再生混凝土在组合结构中的应用。此类结构中,再生混凝土在钢管的约束下承载力得以提高且耐久性得到改善,可为再生混凝土在工程应用领域开辟新的途径。国内外学者对方钢管再生混凝土柱的性能研究,主要集中在柱轴压性能方面,在抗震性能方面的探索还有待深入。本文对方钢管再生混凝土构件进行了抗震性能试验研究。本文设计制作并进行了3根方钢管再生混凝土柱在定常轴力和水平低周反复荷载作用下的试验。研究了再生骨料取代率、含钢率这两个参数对构件抗震性能的影响。通过试验了解了构件的受力性能和破坏特征,得到了试件的滞回曲线、骨架曲线、变形性能和耗能能力。试验研究表明,方钢管再生混凝土柱表现出良好的抗震性能。随着含钢率的上升,方钢管再生混凝土柱的水平承载力显著增加,延性和耗能能力也随之提高;随着再生骨料取代率的增大,方钢管再生混凝土柱的水平承载力小幅下降,延性和耗能能力略有降低。借助有限元软件ABAQUS对3个试件进行有限元数值模拟,有限元模拟计算得到的骨架曲线与试验结果吻合良好,模拟分析含钢率和再生骨料取代率对骨架曲线的影响规律也与试验结果取得较好的一致性。基于有限元计算结果,在改变再生骨料取代率和含钢率两个参数的情况下,分析对比这两个参数对构件荷载—位移骨架曲线的影响,并将计算值与实验值进行比较。从理论角度分别推导计算了这3个试件N-M相关曲线方程,在此基础上计算得到了试件的水平承载力,并与试验得到的水平承载力进行对比分析。
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