薄壁钢管再生混合短柱轴压性能试验研究

通过20个薄壁钢管再生混合短柱的轴压试验,分析了废弃混凝土类型、废弃混凝土混合比、新旧混凝土强度差等因素对试件荷载-变形曲线的影响。对比分析了国内外相关公式预测试件轴压承载力的有效性;在横截面积和用钢量相同的情况下,对比了钢筋混凝土短柱与试件的轴压承载力。研究表明：混合比相近时,节段型钢管再生混合短柱的轴压承载力大于块体型钢管再生混合短柱;块体型钢管再生混合短柱的混合比在25%～35%之间变化时,其轴压承载力变化不大;节段型钢管再生混合短柱的混合比在35%～50%之间变化时,其轴压承载力变化不大;强度差小于15MPa时,块体型和节段型钢管再生混合短柱在上述各自混合比范围内,具有与全现浇钢管混凝土短柱相近的轴压承载力。     

薄壁U形外包钢再生混合梁受弯性能试验研究

对8个含有废弃混凝土块体的薄壁U形外包钢再生混合梁及4个全现浇组合梁进行受弯试验,研究废弃混凝土块体取代率、U形外包钢壁厚、梁底纵筋配筋率等参数对试件受弯性能的影响,给出试件受弯承载力的简便计算式,在总用钢量基本一致的情况下对比薄壁U形外包钢再生混合梁和常规钢筋混凝土梁的受弯承载能力。结果表明:废弃混凝土块体取代率在0~40%之间变化对薄壁U形外包钢再生混合梁的初始刚度、延性、受弯承载力、U形外包钢与内部混凝土之间的相对滑移、应变发展特征无明显影响;为提高薄壁U形外包钢再生混合梁的受弯承载力,增配梁底纵筋比增加外包钢壁厚更为经济有效,同时梁底纵筋还使试件的屈服前刚度有所提高;梁底配置纵向钢筋可显著减小U形外包钢与混凝土之间的相对滑移,此时梁端截面为相对滑移最小截面;根据塑性理论给出的计算式可较好地预测薄壁U形外包钢再生混合梁的受弯承载力,在总用钢量基本相同的情况下该类构件具有与常规钢筋混凝土梁几乎相当的受弯承载力。     

薄壁方钢管再生混合柱抗震性能试验研究

通过15根薄壁方钢管再生混合柱在定常轴力和水平往复荷载作用下的拟静力试验,研究了废弃混凝土取代率、钢管壁厚、轴压比等参数对试件抗震性能的影响。基于新、旧混凝土的组合强度,根据国内外钢管混凝土结构的设计标准以及基于ABAQUS的纤维梁单元模型,对试件的水平承载力进行了计算分析。研究表明：废弃混凝土取代率在0~40%之间变化对试件的初始抗侧刚度、钢管局部屈曲、破坏位移、负刚度段行为、等效黏滞阻尼系数、滞回曲线形状影响有限,但再生混合柱的水平承载力总体上比全现浇柱有所降低;当钢管壁厚在1.78~5.50mm之间变化时,随钢管壁厚增加试件并未表现出更好的变形能力;在钢管壁厚仅1.78 mm（宽厚比168.5）的情况下,轴压比0.4的再生混合柱的破坏位移角可达1/35,满足我国现行抗震规范的层间位移角限值要求;采用5部现行标准计算薄壁方钢管再生混合柱的水平承载力可获得与同条件全现浇柱相当的安全性;横截面积和用钢量相同时,薄壁方钢管再生混合柱的抗震性能优于钢筋混凝土柱。研究发现,薄壁方钢管再生混合柱应用于中、低轴压比（实际轴压比小于0.4）的情况是可行的。     

带肋薄壁方钢管再生块体混合柱力学性能研究

在用钢量相同的情况下，进行了带肋薄壁方钢管和加大截面薄壁方钢管再生块体混合柱的轴压试验，通过对比分析，带肋试件和加大截面试件的极限轴压承载力均有很大的提高。     

再生混合钢筋混凝土梁受剪性能试验研

为揭示再生混合钢筋混凝土梁的受剪性能,开展了12个再生混合钢筋混凝土梁试件与2个常规混凝土梁试件的对比试验,研究了试件的斜截面受力与变形特性,基于试验结果提出了再生混合钢筋混凝土梁的受剪承载力计算公式。研究结果表明：再生混合钢筋混凝土梁具有与常规混凝土梁几乎相同的初始刚度;无腹筋时,再生混合钢筋混凝土梁的开裂荷载和受剪承载力均比常规混凝土梁明显偏低,但有腹筋时两类试件的开裂荷载和受剪承载力十分接近;采用现行规范计算有腹筋再生混合钢筋混凝土梁的受剪承载力具有与常规混凝土梁相近的安全性。图12表3参12     

外置薄钢板再生混合墙抗震性能试验研究

通过7片外置薄钢板再生混合墙的拟静力试验研究,分析了废弃混凝土混合比、钢板厚度、轴压比、横隔板间距、高宽比等参数对试件抗震性能的影响。基于新、旧混凝土的组合强度,对试件的水平承载力进行了近似计算分析,并在总用钢量基本一致的情况下,与钢筋混凝土墙的水平承载力进行对比。研究结果表明：废弃混凝土混合比在0~33%之间变化对试件的初始刚度、水平承载力、破坏位移角、耗能能力、滞回曲线形状等影响有限;外置薄钢板再生混合墙的设计轴压比不宜超过0.35;在混合墙厚度与钢板厚度之比高达120的情况下,外置薄钢板再生混合墙具有较稳定的滞回性能和变形能力,其破坏位移角满足现行抗震规范要求;外置薄钢板再生混合墙具有与钢筋混凝土墙相当甚至略高的耗能能力;在总用钢量基本一致的情况下,外置薄钢板再生混合墙具有与钢筋混凝土墙基本相当的水平承载力。     

内置十字型钢方钢管混凝土短柱压扭性能研究

为研究内配十字型钢钢管混凝土柱在压扭作用下的受力性能，基于相关试验验证了有限元模型可靠性，并对比了不同加载路径时内配十字型钢方钢管混凝土柱的N/N_u-T/T_u相关曲线。重点对相同截面尺寸的钢管混凝土和内配型钢钢管混凝土在保持总含钢率相同和钢管壁厚相同的情况下分别进行受扭对比分析，随后对先压后扭作用时不同影响参数进行分析。结果表明先压后扭和先扭后压作用时内配型钢钢管混凝土的N/N_u-T/T_u相关曲线基本一致；保持构件截面尺寸和总含钢率相同时，钢管混凝土的抗扭性能优于内配型钢钢管混凝土，而保持构件截面尺寸和钢管壁厚相同时，内配型钢钢管混凝土的抗扭性能更好；各材料强度和型钢截面尺寸对压扭作用时的N/N_u-T/T_u相关曲线影响不显著，N/N_u-T/T_u相关曲线仅受轴压比的影响。基于参数分析建议了压扭作用时内配十字型钢方钢管混凝土构件承载力计算方程。     

钢管再生混合短柱的轴压性能试验

为揭示钢管再生混合短柱的轴压性能,通过17根试件的轴压试验,考察钢管再生混合短柱与钢管混凝土短柱的7d和28d轴向受力行为,比较二者的刚度、强度和延性。根据国内外钢管混凝土结构设计标准,对试件的抗压承载力进行计算,基于计算结果与试验结果的对比,建议钢管再生混合短柱的抗压承载力计算公式。研究结果表明:①虽然钢管再生混合短柱采用了32%～35%的废弃混凝土,但其轴向受力性能却与全现浇钢管混凝土短柱相当。②根据我国标准JCJ01—89给出的钢管再生混合短柱的抗压承载力计算结果与试验结果吻合较好。     

再生混合钢筋混凝土短柱的轴压性能试验

开展了8根再生混合钢筋混凝土短柱的轴压试验,考察了废弃混凝土类型和混合比对试件荷载-变形曲线及抗压承载力的影响趋势,探讨了现行规范有关短柱抗压承载力的计算方法对于再生混合钢筋混凝土短柱的适用性。研究结果表明:(1)混合比相近时,节段型再生混合短柱的抗压承载力大于块体型再生混合短柱;(2)现浇混凝土抗压强度大于废弃混凝土相应强度时,再生混合短柱的抗压承载力随混合比增大而降低;(3)节段型再生混合短柱的抗压承载力可直接采用现行规范计算,块体型再生混合短柱则需再乘以0.9左右的折减系数。     

钢管高强混凝土组合柱受剪承载力计算

为了评估钢管高强混凝土组合柱受剪承载能力,以已有试验为基础,重点分析钢管截面尺寸(或者钢管径高比、钢管位置系数)等参数对组合柱受剪性能的影响,探讨受剪强度计算方法。研究表明:箍筋配置适量的组合柱构件破坏形态为剪切斜压破坏;构件受剪承载力随剪跨比的增加而逐渐降低,随钢管径高比、轴压比和配箍率的提高而呈增长的趋势,但增幅到一定值后逐渐缓慢,甚至下降;在我国现行《钢管混凝土叠合柱结构技术规程》(CECS 188∶2005)基础上,提出能够考虑钢管截面尺寸与箍筋耦合作用的钢管高强混凝土组合柱受剪承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。