【摘要】：以機制砂替換天然河砂配制高強混凝土,在一定程度上緩解天然河砂資源匱乏與建設(shè)需求日益增長的矛盾,并能有效解決天然砂過度采掘引發(fā)的環(huán)境問題。高強機制砂混凝土具有強度高的優(yōu)點,但脆性也十分大,因此較難以直接應(yīng)用于工程實際。將其灌注入鋼管內(nèi),通過鋼管的約束作用改善其脆性,并使得兩者的材料性能充分發(fā)揮,因而,這種組合構(gòu)件具有承載力高、變形能力強以及延性好的優(yōu)點。軸壓性能反映了鋼管混凝土組合構(gòu)件的基本力學(xué)性能。鋼管普通混凝土構(gòu)件的軸壓性能研究早已開展的較為充分,而對于鋼管高強機制砂混凝土的研究還未見報道。本文設(shè)計了54根鋼管高強機制砂混凝土短柱構(gòu)件,并進行了軸壓實驗。以鋼管徑厚比、機制砂原料形態(tài)、機制砂混凝土強度及機制砂石粉含量為考察參數(shù),研究了各變化參數(shù)對鋼管高強機制砂混凝土短柱軸壓性能的影響。研究了鋼管約束高強機制砂混凝土應(yīng)力-應(yīng)變曲線,提出了其本構(gòu)模型,并對本構(gòu)模型的精度進行了驗證。主要研究內(nèi)容如下:(1)在鋼管高強機制砂混凝土短柱軸壓試驗中,測量得到試件在試驗全過程中的承載力、位移、鋼管應(yīng)變等。觀察試件在試驗中的破壞規(guī)律,鋼管高強混凝土短柱在軸壓實驗中表現(xiàn)出剪切型和腰鼓型兩種破壞形態(tài);并且分析得出試件縱向荷載-變形曲線主要有彈性、彈塑性、下降段、強化這四個階段。(2)分析了鋼管高強機制砂混凝土短柱在軸壓實驗中的破壞模式、試件軸力和縱向壓縮變形的關(guān)系、鋼管縱向應(yīng)變變化、試件橫向變形特點,進而發(fā)現(xiàn)徑厚比和核心機制砂混凝土強度對鋼管高強機制砂混凝土對試件的變性特點和破壞形態(tài)影響巨大;在實驗基礎(chǔ)上分析鋼管高強機制砂混凝土腰鼓型和剪切型兩種破壞模式的原因,并進一步分析鋼管高強機制砂混凝土軸壓情況下的受力原理。(3)研究了機制砂的原始形態(tài)(石灰石,卵石)、機制砂混凝土強度(C60、C80、C100)、機制砂石粉含量(3%、5%、7%)、鋼管徑厚比(D/t(28)28、32.5 38、)對鋼管高強機制混凝土極限承載的作用。(4)在軸壓試驗基礎(chǔ)上推導(dǎo)出鋼管高強機制砂混凝土短柱的承載力計算公式,并將推導(dǎo)公式與鐘善桐公式、韓林海公式,蔡紹懷公式、我國規(guī)范CECS28-90,歐洲規(guī)范EC4-1994公式和美國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會AISC360-2005公式進行比較。(5)在試驗基礎(chǔ)上得到核心高強機制砂混凝土應(yīng)力-應(yīng)變曲線曲線,并對曲線上升段和下降段進行統(tǒng)計回歸,得到約束機制砂混凝土應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)關(guān)系,在此基礎(chǔ)上對約束高強機制砂混凝土應(yīng)力-應(yīng)變實驗曲線和模擬曲線進行對比,以驗證本構(gòu)關(guān)系式的合理性。
【圖文】：

鋼管高強機制砂混凝土短柱軸壓性能試驗研究通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50081-2002）[60]測試混凝土各項指標(biāo)，通過測量坍落度坍落拓展度來檢測機制砂混凝土工作性能[61]，澆筑了150m m 150m m 150mm的標(biāo)準(zhǔn)立方體混凝土試塊以及150m m 150m m 300mm棱柱體試塊�；炷猎噳K用鋼模成型，經(jīng)澆筑、振搗成型后，放置于在深圳大學(xué)土木學(xué)院養(yǎng)護室（溫度（20±3）℃，相對濕度≥90%）。達到 28 天齡期后取混凝土試塊，使用深圳大學(xué)結(jié)構(gòu)實驗室電伺服液壓壓力機按照實驗要求測量得到立方體抗壓強度cuf 和軸心抗壓強度ckf 。機制砂高強混凝土工作性能和強度測試實測圖見圖 2.1。機制砂高強混凝土各項性能數(shù)據(jù)見表 2-8，表格中 A-C60-3%，A 表示機制砂原料形態(tài)是卵石，C60 表示機制砂混凝土軸心抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值是 60Mpa，3%表示細骨料中石粉含量。

圖 2.2 棱柱體試塊實驗圖從試驗情況來看，試塊開始受力的時候基本沒有任何形變，試塊荷載位移曲線呈線性變化，當(dāng)荷載加到大約峰值 80%的時候會看到試塊的小碎片飛濺，同時有明顯的劈裂聲傳出，試塊荷載-位移曲線出現(xiàn)彎曲，，荷載持續(xù)增加，接近峰值的時候，試塊突然爆裂破壞,試件的破壞變現(xiàn)為中部斜剪破壞。何盛東博士[62]對機制砂混凝土和普通混凝土的力學(xué)性能進行了系統(tǒng)的對比分析，本文試驗結(jié)果與他的分析十分吻合。為了能夠直觀比較高強機制砂混凝土應(yīng)力-應(yīng)變曲線和普通高強混凝土應(yīng)力-應(yīng)變曲線的差異性，將試驗中直接測量得到的高強機制砂混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線和普通高強混凝土應(yīng)力-應(yīng)變曲線對比圖如圖 2.3 所示，普通高強混凝土單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變計算曲線根據(jù)余志武[63]統(tǒng)計的本構(gòu)模擬而成，具體公式如下：211211 ( 2)1( 1)A x xxA xyxx x x (2-1)
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU398.9

【參考文獻】

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本文編號：2651785