钢管再生大骨料混凝土轴压力学性能及黏结滑移研究

论文摘要

钢管再生混凝土是指重新回收利用废弃混凝土，并将其填充至钢管而形成的构件。随着建筑对混凝土的需求日益的提高，也增加了废弃混凝土对环境造成的污染。由于天然资源的匮乏，国家开源节流的环保政策，使得废弃混凝土的回收再利用备受关注，成为学术中讨论的重要问题。然而由于再生骨料的回收工艺较为复杂，且耗费过大，因此现只将废弃混凝土经过简单加工处理，制作成再生大骨料，并将其作为骨料运用在混凝土中。由于再生大骨料存在着裂缝，吸水率大的缺陷，因此其受力性能受到局限。如果将再生大骨料混凝土灌入钢管中，并利用钢管对核心混凝土的环向束缚作用，构成再生大骨料混凝土，则其力学性能将得到大大的改善，因此建立了钢管再生大骨料混凝土的观点。以再生大骨料的取代率、再生大骨料的粒径以及构件的长细比为主要参数，制作不同的钢管再生大骨料混凝土短柱，对钢管再生大骨料混凝土的轴压力学性能以及混凝土与钢管间的黏结滑移性能进行分析。并对钢管再生大骨料混凝土构件进行以下几个方面的工作：①以再生大骨料取代率（η）和粒径（a）为主要参数，对再生大骨料混凝土进行9组共54个棱柱体轴心受压力学性能试验，并记录试验现象和数据。通过研究分析结果，从而获得再生大骨料的最优取代率、最优粒径和再生大骨料混凝土的弹性模量。②以再生大骨料取代率（η）、再生大骨料粒径（a）和构件的长细比（）为主要变化参数，进行12根钢管再生大骨料混凝土轴心受压力学性能试验研究，并记录试验现象和试验数据。通过试验现象和数据分析再生大骨料取代率、再生大骨料粒径和构件的长细比对钢管再生大骨料混凝土鼓曲强度与极限强度的影响。③对钢管再生大骨料混凝土进行有限元数值模拟时，采用再生大骨料混凝土试验中的本构关系与弹性模量。采用有限元软件分别从材料的本构关系的模型、单元类型的选取、网络划分、钢管与混凝土的界面模型、边界条件、考虑焊接残余应力以及非线性方程组求解方法6个方面建立计算模型并进行轴心受压受力的全过程模拟，并与试验结果进行比较，从而验证钢管再生大骨料混凝土轴心受压力学性能试验结果的准确性。④以再生大骨料取代率（η）、和黏结界面长度（L）为主要变化参数，对钢管再生大骨料混凝土进行黏结滑移试验，并记录试验现象和试验数据。通过试验现象和数据分析再生大骨料取代率和黏结界面长度对钢管再生大骨料混凝土的初滑黏结强度与极限黏结强度的影响，并分析钢管与再生大骨料混凝土砼加载端、中部以及钢管加载端的相对滑移量。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 主要符号表
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的来源、目的和意义
• 1.2 相关课题的发展现状概述
• 1.2.1 再生混凝土力学性能研究
• 1.2.2 钢管混凝土力学性能研究
• 1.2.3 再生钢管混凝土力学性能研究
• 1.2.4 钢管混凝土粘结滑移性能研究
• 1.2.5 再生钢管混凝土粘结滑移性能研究
• 1.3 再生大骨料的性能
• 1.3.1 再生大骨料的强度
• 1.3.2 再生大骨料的收缩率
• 1.3.3 再生大骨料的耐久性
• 1.3.4 再生大骨料的吸水性
• 1.3.5 再生大骨料的颗粒形状
• 1.4 本文研究的主要内容与目标
• 第二章 再生大骨料混凝土轴压力学性能的试验研究
• 2.1 概述
• 2.2 试验概况
• 2.2.1 试件设计与制作
• 2.2.2 混凝土的配制
• 2.3 试验装置
• 2.4 试验现象
• 2.5 试验数据分析
• 2.6 小结
• 第三章 钢管再生大骨料混凝土轴压力学性能的试验研究
• 3.1 概述
• 3.2 试验概况
• 3.2.1 试件设计与制作
• 3.2.2 材料特性
• 3.3 试验装置
• 3.4 试验现象
• 3.5 试验数据分析
• 3.6 轴压极限荷载验算
• 3.7 小结
• 第四章 钢管再生大骨料混凝土轴压力学性能有限元分析
• 4.1 概述
• 4.2 有限元计算
• 4.2.1 材料的本构关系模型
• 4.2.2 单元类型的选取与网格划分
• 4.2.3 钢管与混凝土的界面模型
• 4.2.4 边界条件
• 4.2.5 初始力学缺陷的确定
• 4.2.6 非线性方程组求解
• 4.3 有限元 ABAQUS 计算结果与试验结果比较
• 4.4 小结
• 第五章 钢管再生大骨料混凝土黏结滑移性能试验研究
• 5.1 概述
• 5.2 试验概况
• 5.2.1 试件设计与制作
• 5.2.2 材料特性
• 5.3 试验装置
• 5.4 试验现象
• 5.5 试验数据分析
• 5.6 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 个人简历 在学期间发表的学术论文
• 致谢