薄壁外包钢-再生混凝土组合梁抗弯性能试验研究

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随着国内城市化进程速度的加快,建筑行业进入了高速发展阶段。大量老旧建筑物被拆除,产生了大量的建筑垃圾,其中废弃混凝土所占份额最大。而目前废弃混凝土的主要处理方法是填埋和露天堆放,这两种处理方法都会对环境造成严重的破坏。  再生混凝土是指将废弃的混凝土块经过破碎、清洗、分级后,按一定比例与级配混合,部分或全部代替砂石天然集料(主要是粗集料),再加入水泥、水等配而成的新型混凝土。再生粗骨料混凝土可以有效消耗大量的废弃混凝土,对建筑垃圾的资源化利用作出巨大的贡献。同时减少了天然骨料的使用,保护了自然资源。但再生混凝土相比较普通混凝土而言,具有强度低,抗裂性较差、易开裂等缺点,这大大影响了再生混凝土的使用,本文为了增加再生混凝土的适用范围,提出一种外包钢-再生混凝土组合梁。外包钢-混凝土组合梁是由焊接而成的U形钢板和浇筑于T形翼缘板、腹板处的混凝土共同组成,并通过两者间的连接件使其共同工作的新型组合结构。本文通过分析不同矿物掺合料对再生混凝土的作用,得出最佳掺入矿物掺合料的种类与掺入量,然后在通过改变组合梁底部刚板的厚度,腹部钢板的厚度以及翼缘钢板的厚度与长度,分析其对外包钢再生混凝土组合梁的极限抗弯承载力的影响,得出以下结论:  (1)双掺粉煤灰和煅烧硅藻土的再生混凝土的抗压强度随粉煤灰和煅烧硅藻土掺量的增加都表现出先增加再降低的情况,并在粉煤灰掺量20%、煅烧硅藻土掺量5%时达到最佳强度,略高于同配合比的普通混凝土。  (2)对八根外包钢-再生混凝土组合梁的试验结果进行了比较(其中七根梁为再生混凝土组合梁,一根梁为普通混凝土组合梁),在外包钢-混凝土组合梁中使用再生混凝土,并不会降低组合梁的极限抗弯承载力。分析比较改变组合梁底部刚板的厚度,腹部钢板的厚度以及翼缘钢板的厚度与长度及刚才的使用量,得出钢板翼缘长60mm,底板为5mm.腹板与翼缘板为3mm时,外包钢-再生混凝土组合梁设计较为合理。  (3)完全剪切连接的薄壁外包钢-再生混凝土组合梁近似地符合平截面假定,本文推导了完全剪切连接的外包钢-再生混凝土组合梁承载力计算公式,按照该公式的计算结果与试验结果吻合良好,认为完全剪力连接的外包钢-混凝土组合梁正截面受弯承载力计算公式仍然适用于外包钢-再生混凝土组合梁正截面受弯承载力计算。  (4)对试件进行了ANSYS非线性有限元分析,获得了构件的应力云图、应变云图及荷载一位移曲线图等。将试验结果与ANSYS分析结果进行了比较,得出试验结果与ANSYS分析结果吻合较好。
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