【摘 要】
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钢管混凝土因承载力高、韧性好、塑性强、抗震性能好、施工方便等优点,已经广泛应用于各种实际工程中。然而由于材料的泊松比不同,使得混凝土与钢管在初始弹性阶段界面粘结不完全。钢渣是炼钢过程产生的副产品,在工程上,由于钢渣中含有和水泥类似的活性矿物质,具有水硬胶凝性,经常作为水泥掺合料和代替骨料拌制钢渣膨胀混凝土,并且在抗压强度和耐久性方面,钢渣骨料混凝土要优于普通砂石骨料混凝土。因而,钢管钢渣混凝土组合
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钢管混凝土因承载力高、韧性好、塑性强、抗震性能好、施工方便等优点,已经广泛应用于各种实际工程中。然而由于材料的泊松比不同,使得混凝土与钢管在初始弹性阶段界面粘结不完全。钢渣是炼钢过程产生的副产品,在工程上,由于钢渣中含有和水泥类似的活性矿物质,具有水硬胶凝性,经常作为水泥掺合料和代替骨料拌制钢渣膨胀混凝土,并且在抗压强度和耐久性方面,钢渣骨料混凝土要优于普通砂石骨料混凝土。因而,钢管钢渣混凝土组合结构不仅能充分发挥两种材料优点,且能促进固体废弃物的再利用,降低工程造价,具有显著的经济和社会效益。本文基于钢渣混凝土具有膨胀性,结合钢管对混凝土的约束作用,利用jk-10000k N多功能结构实验系统对其在轴压作用下的力学性能展开了研究。主要研究内容如下:1.采用圆钢管钢渣混凝土短柱轴压试验,分析了钢渣替换率、钢管径厚比、试件尺寸对其力学性能的影响规律。试验结果表明:使用钢渣替换天然粗骨料,可以有效改善钢管混凝土柱的轴压性能,当粗、细钢渣替换骨料率分别为75%、100%时效果尤为明显;随着钢管径厚比的增加试件的承载力随之减小,同时试件的破坏形态也发生变化;对截面尺寸不同,含钢率相当的试件比较可知,尺寸效应对试件应力影响较小。2.通过将现行国内外规范中钢管混凝土轴压承载力计算公式的计算值与圆钢管钢渣混凝土的试验值进行对比。结果表明:GB 50936-2014规范与AIJ规范公式计算结果与试验值比较吻合,可为圆钢管钢渣混凝土短柱承载力计算提供参考。3.利用ABAQUS有限元软件对圆钢管钢渣混凝土模型进行轴压模拟。结果表明:模拟试件的破环形态、荷载-位移曲线、极限承载力与试验结果相差不大,从而论证了有限元模型的可靠性。在此基础上,拓展模型数量进一步分析径厚比与试件尺寸对试件力学性能的影响。
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