再生混凝土结构材性试验及抗震性能分析

论文摘要

随着我国建筑业的快速发展,产生的废弃混凝土也与日俱增,如何处理这些废弃混凝土是我国政府急待解决的棘手问题。将废弃混凝土再生骨料代替天然集料配制再生混凝土不仅可以解决废弃混凝土再生利用的问题,而且可以解决资源和环境的协调发展问题。为了将再生混凝土应用于工程实际,必须加强对再生混凝土的基本性能和结构抗震性能的研究。本文在研究再生混凝土材料基本性能的基础上,以再生混凝土为基本材料,建立了框架结构计算模型,研究其抗震性能,具体包括以下内容:(1)在介绍再生骨料制备工艺的基础上,重点研究了R0、R10和R40三种不同寿命再生粗骨料的表面构造、颗粒级配、表观密度、吸水率、压碎值和孔隙率六大基本性能指标,并与天然粗骨料的性能进行对比分析,试验结果表明三种再生粗骨料比天然粗骨料的表观密度平均降低约10%,吸水率平均增大1.65%,压碎值平均增大8.42%,孔隙率平均增大2.88倍。基于此,结合工程应用对再生粗骨料性能的要求,提出了利用杂质含量、表观密度和吸水率三个指标对再生粗骨料进行多层分级的方法。(2)系统研究了0%、30%、50%、70%和100%五种粗骨料取代率的再生混凝土立方体抗压强度、棱柱体抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度以及弹性模量,试验结果表明,随着再生粗骨料取代率的增加,再生混凝土立方体抗压强度和棱柱体抗压均逐渐增大,劈裂抗拉强度有一定程度的降低,弹性模量逐渐降低。结合本试验数据的分析,建立了再生混凝土立方体抗压强度与棱柱体抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度以及弹性模量的换算关系。(3)借助于已有的钢筋混凝土非线性分析理论和有限元分析程序,对再生混凝土框架结构抗震性能进行了非线性有限元分析,提出了再生混凝土框架结构抗震设计建议,为再生混凝土结构的实际工程应用提供一定的理论基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 再生混凝土力学性能
• 1.2.2 再生混凝土结构性能
• 1.2.3 再生混凝土耐久性能
• 1.2.4 框架结构抗震性能
• 1.3 研究内容及技术路线
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 技术路线
• 参考文献
• 2 再生骨料基本性能
• 2.1 再生骨料制备工艺
• 2.1.1 再生骨料定义
• 2.1.2 再生骨料制备工艺
• 2.2 再生粗骨料基本特性
• 2.2.1 表面构造
• 2.2.2 颗粒级配
• 2.2.3 表观密度
• 2.2.4 吸水率
• 2.2.5 压碎值
• 2.2.6 孔隙率
• 2.3 再生粗骨料的分级
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 3 再生混凝土基本力学性能
• 3.1 再生混凝土配合比设计
• 3.1.1 原材料
• 3.1.2 配合比设计
• 3.1.3 配合比设计方案
• 3.2 再生混凝土立方体抗压强度
• 3.2.1 试验方法
• 3.2.2 破坏形态
• 3.2.3 试验结果分析
• 3.3 再生混凝土棱柱体抗压强度
• 3.3.1 试验方法
• 3.3.2 破坏形态
• 3.3.3 试验结果分析
• 3.4 再生混凝土抗拉强度
• 3.4.1 试验方法
• 3.4.2 破坏形态
• 3.4.3 试验结果分析
• 3.5 再生混凝土抗折强度
• 3.5.1 试验方法
• 3.5.2 破坏形态
• 3.5.3 试验结果分析
• 3.6 再生混凝土弹性模量
• 3.6.1 试验方法
• 3.6.2 试验结果分析
• 3.7 再生混凝土力学性能指标间的换算关系
• 3.7.1 立方体抗压强度与棱柱体抗压强度
• 3.7.2 立方体抗压强度与劈裂抗拉强度
• 3.7.3 立方体抗压强度与抗折强度
• 3.7.4 立方体抗压强度与弹性模量
• 3.8 本章小结
• 参考文献
• 4 再生混凝土框架抗震性能非线性分析
• 4.1 再生混凝土与钢筋之间的粘结性能
• 4.2 混凝土本构关系
• 4.2.1 全曲线方程
• 4.2.2 钢筋混凝土弹性本构关系
• 4.3 钢筋本构关系
• 4.3.1 软钢
• 4.3.2 硬钢
• 4.4 基于再生混凝土（RAC）的框架结构抗震性能非线性分析
• 4.4.1 钢筋的模拟单元
• 4.4.2 混凝土的模拟单元
• 4.4.3 有限元模型的建立
• 4.4.4 模态分析
• 4.4.5 水平一致输入下计算模型结构的地震响应分析
• 4.5 本章小结
• 参考文献
• 5 再生混凝土框架抗震设计建议
• 5.1 基本设计建议
• 5.2 承载能力极限状态设计
• 5.3 正常使用极限状态验算
• 5.4 抗震构造措施
• 5.5 本章小结
• 参考文献
• 6 结论及有待进一步研究的问题
• 6.1 主要研究结论
• 6.2 进一步研究的问题
• 致谢
• 附录：硕士研究生学习阶段发表论文