圆钢管再生混凝土轴压短柱对比试验研究

对不同截面形式和不同混凝土类型的6根圆钢管混凝土试件进行试验研究,并对其轴力-纵向应变全过程进行模拟,其中截面形式有圆实心、圆套圆中空夹层、圆套方中空夹层3种,混凝土类型包括普通混凝土和再生混凝土(再生粗骨料取代率为50%)两类。结果表明:截面形式对圆钢管再生混凝土试件的弹性模量、轴压强度和后期延性有一定影响;在达到极限承载力之前,两种混凝土类型的圆钢管混凝土试件的轴压刚度及外钢管的横向应变发展规律基本相同;在达到极限承载力之后,圆钢管再生混凝土试件的延性和后期承载能力均不如相应的圆钢管普通混凝土试件;有限元计算得到的试件的极限承载力和前期刚度与试验结果吻合较好。     

圆钢管再生混凝土轴压短柱研究

为了研究圆钢管再生混凝土柱的轴压性能,设计了6根轴压短柱试件,对其进行了轴压试验研究并用有限元软件ABAQUS对其进行了数值模拟。试件的主要变化参数为骨料类型(天然骨料、重钛矿渣再生粗骨料取代率50%、普通再生粗骨料取代率50%)和圆钢管尺寸。结果表明:圆钢管混凝土柱和圆钢管再生混凝土柱具有相似的名义应力-应变关系、刚度退化规律、损伤积累规律、耗能能力、横向变形系数变化规律、荷载-位移关系、荷载-应变关系,再生骨料的类型对圆钢管再生混凝土柱上述性质影响不大。对于约束效应系数ξ较大的试件,由于钢材对核心混凝土或核心再生混凝土的约束作用较强,所以其峰值应力及其对应的应变较大,延性较好,初始刚度较小,耗能能力较强。当试件的荷载超过其极限荷载的80%之后,圆钢管与核心再生混凝土之间产生了明显的相互作用,再生混凝土在圆钢管的约束下处于三轴受压状态,大大提高了再生混凝土的峰值应力及其对应的应变,较好地改善了再生混凝土强度低,延性差等缺点。有限元计算可以较好地模拟圆钢管混凝土柱和圆钢管再生混凝土柱的荷载-变形全过程,计算结果与实测结果吻合较好。将承载力计算式运用于圆钢管混凝土柱和圆钢管再生混凝土柱时,比有限元法的计算结果偏于安全。圆钢管再生混凝土柱的轴压承载能力略低于普通圆钢管混凝土柱。     

高温后中空夹层钢管再生混凝土短柱的加固性能研究与分析

针对高温煅烧后的再生混凝土进行荷载特性研究,设计了三种再生骨料取代率(0%,50%和100%)的中空夹层钢管再生混凝土短柱,研究了高温后钢管再生混凝土短柱及其加固后的力学性能,比较了截面形式、再生骨料取代率以及玄武岩纤维对其承载力、应变和位移的影响。结果表明,截面形式对承载力的影响最大。最后,利用再生骨料取代率、温度对其抗压强度的影响关系,尝试建立中空夹层钢管再生混凝土轴压强度承载力关于截面形式、约束系数、温度、再生骨料取代率以及外加固纤维布约束面积等变量的相关关系式,并通过试验数据加以验证。     

AFRP加固后钢管再生混凝土承载力分析

为了研究掺加玄武岩纤维以及外包AFRP加固对圆钢管再生混凝土短柱试件轴压承载力的影响,试验设计了12根钢管再生混凝土短柱试件,其中6根为对照组试件,6根为加固组试件;以再生骨料替代率、掺加玄武岩纤维为变量分别讨论AFRP加固后掺加玄武岩纤维及再生骨料取代率对试件轴压承载力及轴向和周向应变的影响。结果发现再生骨料取代率对试件的影响最大。最后通过理论分析对AFRP加固后的钢管再生混凝土短柱进行轴压承载力计算,计算结果与试验数据吻合较好。     

骨料取代率对方钢管再生混凝土短柱力学性能的影响

采用ANSYS软件建立方钢管再生混凝土轴心受压短柱有限元分析模型,考查骨料取代率对钢管再生混凝土柱荷载-应变曲线和局部屈曲性能的影响。结果表明,钢管再生混凝土柱轴压承载力随着骨料取代率的增加而降低,骨料取代率变化对钢管再生混凝土柱的延性和局部屈曲性能影响不大。     

高温后方钢管再生混凝土轴压短柱的受力性能研究

为研究高温后方钢管再生混凝土短柱的轴心受压承载性能,以再生粗骨料取代率和温度为变化参数,设计了24个试件进行轴心受压加载试验,观察高温后方钢管再生混凝土轴压短柱的受力过程及破坏形态,获取其应力-应变曲线、极限承载力等重要数据,并分析再生骨料取代率、温度对该类新型组合构件轴压性能的影响规律;最后对高温后方钢管再生混凝土轴压短柱的极限承载力计算方法予以探讨。试验结果表明:随温度的升高,高温后试件的极限承载力和弹性刚度整体上均呈降低之势,延性系数和耗能均先减后增;随再生骨料取代率的增大,高温后试件的极限承载力降低,弹性刚度先增后减,延性系数和耗能均呈增长之势。     

钢管再生混凝土轴压长柱试验研究及力学性能分析

设计5个圆钢管再生混凝土长柱和5个方钢管再生混凝土长柱,对其进行轴压静力单调加载试验,考虑截面形式、再生粗骨料取代率、长细比3个变化参数,观察试件受力的全过程和破坏形态,得到试件屈服应变、峰值变形、承载力等重要特征点数据,绘制出荷载-变形、荷载-应变、轴压刚度-变形等关系曲线,并分析变化参数对试件承载力的影响规律,采用相关规程计算2种截面形式的钢管再生混凝土轴压长柱的承载力以及在正常使用极限状态下的刚度。试验研究和计算结果表明：钢管再生混凝土轴压长柱受力过程均经历了弹性阶段、屈服阶段和破坏阶段,破坏形态主要有材料强度破坏和弹塑性失稳破坏;再生粗骨料取代率对钢管再生混凝土轴压长柱的承载力影响不大;长细比对圆钢管再生混凝土试件承载力影响较大,随长细比的增加,试件的承载力逐渐降低,而对方钢管再生混凝土试件承载力影响较小。基于计算结果,给出了2种截面形式的钢管再生混凝土轴压长柱的承载力及轴压刚度的设计建议。研究结果可为钢管再生混凝土结构的进一步研究和推广应用提供参考。     

高温后圆钢管再生混凝土轴压短柱的极限承载力研究

为了研究火灾高温后圆钢管再生混凝土轴压短柱的受力性能及极限承载力,以再生粗骨料取代率、恒温温度和恒温时间为变化参数,对20个设计的圆钢管再生混凝土短柱试件进行火灾高温后的力学性能试验。并对各变化参数对圆钢管再生混凝土短柱极限承载力的影响进行分析。利用统一强度理论和叠加计算理论分别计算高温后其极限承载力,并与试验实测结果比较。研究结果表明:高温后钢管再生混凝土短柱的受力破坏过程和形态与普通钢管混凝土柱相似;火灾温度对承载力影响显著;同一温度下,承载力随恒温时间的延长呈先上升后下降的趋势;骨料取代率对试件的承载力影响不大;采用统一强度理论中钟善桐计算法对高温后圆钢管再生混凝土短柱的极限承载力进行计算,计算值与试验值吻合较好。     

圆形钢管地聚合物再生混凝土短柱轴压力学性能试验研究

以再生骨料取代率为主要参数,完成了6根圆形钢管地聚合物再生混凝土短柱和2根圆形钢管地聚合物普通混凝土短柱在轴压作用下的试验研究。基于试验结果,考察了试件的破坏模式、荷载-变形关系曲线、极限承载力、延性等,结果表明:圆形钢管地聚合物再生混凝土和普通钢管混凝土的破坏模式无明显差异。与钢管混凝土试件相比,圆形钢管地聚合物再生混凝土的荷载-变形关系曲线下降段更为平缓。随着再生骨料取代率的增大,试件极限承载力随之降低,而延性有提高的趋势。最后,采用现有规范提供的普通钢管混凝土设计公式对试验实测的极限承载力进行计算比较,结果表明现有规范的计算结果均偏于安全。     

方钢管约束再生塑料混凝土短柱轴压力学性能研究

为了研究方钢管约束再生塑料混凝土短柱的轴压力学性能,以再生塑料的取代率和混凝土强度为变化参数设计了7个试件进行轴压试验,结合试件的受力全过程和破坏形态,获取了方钢管约束再生塑料混凝土短柱的荷载-位移曲线。分析再生塑料取代率、混凝土强度对方钢管约束再生塑料混凝土短柱的极限承载力、延性以及应变能的影响。     

方钢管再生混凝土长柱偏心受压承载性能试验研究

为了研究方钢管再生混凝土偏心受压长柱的受力性能,设计了15个试件进行静载试验,考虑了再生粗骨料取代率、长细比和偏心距3个变化参数。通过试验得到了试件的破坏形态、荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、截面应变分布情况以及试件的承载力等重要数据,对再生粗骨料取代率、长细比、偏心距等变化参数对方钢管再生混凝土偏心受压长柱承载性能的影响进行分析,利用国内外相关规程的计算方法对方钢管再生混凝土偏心受压长柱承载力进行计算,并与试验实测结果对比分析。研究结果表明：方钢管再生混凝土偏心受压长柱的承载力、破坏形态、变形特性、截面应变分布与普通方钢管混凝土偏心受压长柱相似,方钢管再生混凝土偏压长柱同样具有良好的承载力和变形能力,试件的承载力随着长细比和偏心距的增大而减小,而再生粗骨料取代率对其影响不大,根据规程DBJ 13-51-2003得到的方钢管再生混凝土长柱承载力的计算结果与试验结果吻合较好。研究结果可为方钢管再生混凝土的进一步研究和推广应用提供参考。     

Calculation of axial bearing capacity of recycled concrete filled square steel tube-profile steel short columns based on unified strength theory

为研究方钢管型钢再生混凝土短柱轴心受压性能,进行了11根短柱试件轴心受压试验,观察短柱的破坏过程及破坏形态,分析再生粗骨料取代率、方钢管宽厚比、型钢配钢率及再生混凝土强度等参数对短柱轴压性能的影响,研究结果表明：在轴向压力作用下,型钢先发生屈服,随后内部再生混凝土压溃,最后外部方钢管发生鼓曲变形而破坏;轴压承载力随着再生粗骨料取代率的增大而降低;提高再生混凝土强度对轴压承载力有利,但试件变形能力降低;适当减小方钢管宽厚比和增大型钢配钢率对提高试件的轴压性能有利,总体上,该组合柱具有较高的承载力和良好的变形能力。在此基础上,基于统一强度理论对该短柱轴压承载力进行理论分析,考虑再生粗骨料取代率的影响,提出了方钢管型钢再生混凝土短柱轴压承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合较好,表明统一强度理论可用于该短柱轴压承载力计算。     

高温喷水冷却后混凝土柱性能对比分析

为对比分析高温喷水冷却后3种约束再生混凝土柱（即螺旋筋再生混凝土柱、方钢管再生混凝土柱和圆钢管再生混凝土柱）的力学性能退化规律,以截面类型、历经温度和再生粗骨料取代率为变化参数,共设计了36个试件,进行高温喷水冷却后的轴心受压加载试验,观察了试件破坏全过程,并对比分析高温喷水冷却后这3种约束再生混凝土柱的极限承载力、初始轴压刚度和延性的差异。结果表明：随历经最高温度的增大,各种约束再生混凝土柱的极限承载力、初始轴压刚度和延性均出现了不同程度的退化,其中圆钢管再生混凝土柱退化幅度最小且较为稳定,方钢管再生混凝土柱的延性随温度升高出现了正增长;随再生粗骨料取代率的增加,方钢管和圆钢管试件的极限承载力、初始轴压刚度和延性呈现先减小后增大的变化趋势,其波动范围为-15.3%~2.3%,而螺旋筋约束混凝土柱试件受取代率影响则相对较小,其变化范围为0~12.9%。     

圆钢管钢筋再生混凝土短柱轴压承载力

针对再生混凝土相对普通混凝土延性较差、承载力较低的特点,利用钢管和钢筋笼对再生混凝土的约束作用,将钢筋再生混凝土灌入圆钢管中形成圆钢管钢筋再生混凝土短柱进行研究。基于极限分析法、套箍理论以及双剪统一强度理论,考虑钢管和钢筋笼的双重约束效应,提出了一套包含钢管径厚比、约束效应系数、含钢率以及再生粗骨料取代率等影响因素的圆钢管钢筋再生混凝土短柱轴压承载力计算方法。在理论推导的基础上,考虑短柱的非线性、钢管与再生混凝土的滑移影响,采用ABAQUS有限元软件对圆钢管钢筋再生混凝土短柱进行建模分析; 将理论公式值、有限元仿真结果以及相关文献试验数据进行对比,验证公式的有效性与适用性。结果表明:加了钢筋笼的圆钢管钢筋再生混凝土比圆钢管再生混凝土短柱轴压承载力提高10%左右,研究结论可以为实际工程的应用提供理论基础。     

Experimental behaviour of recycled aggregate concrete filled steel tubular columns

This paper describes a series of tests on steel tubular columns of circular and square section filled with normal concrete and recycled aggregate concrete. Thirty specimens, including 24 recycled aggregate concrete filled steel tubular (RACFST) columns and 6 normal concrete filled steel tubular (CFST) columns, were tested to investigate the influence of variations in the tube shape, circular or square, concrete type, normal concrete and recycled aggregate concrete, and load eccentricity ratio, from 0 to 0.53 on the performance of such composite columns. The test results show that both types of filled columns failed due to overall buckling. Comparisons are made with predicted ultimate strengths of RACFST columns using the existing codes, such as ACI 318-1999, AIJ-1997, AISC-LRFD-1999, BS5400-1979, DBJ13-51-2003 and EC4-1994. A theoretical model for normal CFST columns is adopted in this paper for RACFST columns. The predicted load versus deformation relationships are in good agreement with test results.     

高温下再生骨料钢管混凝土短柱的试验性能

介绍高温下再生骨料钢管混凝土(RACFST)短柱性能的试验研究结果。试验采用了40个试样(其中32个RACFST短柱,8个普通钢管混凝土(CFST)短柱),给出并分析了试样的失效模式、荷载-应变关系和极限强度。采用了5种类型的混凝土:1种天然骨料的标准混凝土;2种再生粗骨料,含量分别为50%和100%;2种再生细骨料,含量分别为50%和100%。试样分别置于300℃,600℃和800℃条件下长达3h。试验结果表明,由于再生骨料的存在,高温下RACFST短柱试样的抗火性低于CFST短柱试样;再生骨料含量相同的条件下,再生粗骨料(RCA)试样的性能优于再生细骨料(RFA)试样。     

Stress-strain relationship of recycled self-compacting concrete filled steel tubular column subjected to eccentric compression

As a typical compression member, the concrete-filled steel tube has been widely used in civil engineering structures. However, little research on recycled self-compacting concrete filled circular steel tubular (RSCCFCST) columns subjected to eccentric load was reported. In this study, 21 specimens were designed and experimental studies on the stress-strain relationship of were carried out to study the mechanical behaviors. Recycled coarse aggregate replacement ratio, concrete strength grade, length to diameter ratio and eccentric distance of specimens were considered as the main experimental parameters to carry out eccentric compression tests. The corresponding stress-strain relationship curves were used to analyze the influence of concerned parameters on eccentric load-bearing capacity of RSCCFCST columns. The experimental results show that the strain of the eccentric compression stress-strain curves increase with the increase of recycled coarse aggregate replacement ratio and concrete strength grade. With increase of eccentric distance, the ductility of specimens increases while the bearing capacity decreases. Moreover, a phenomenological model of RSCCFCST columns is proposed, which exhibits versatile ability to capture the process during loading. The present study is expected to further understanding the behaviors and to provide guidance of RSCCFCST columns in design and engineering applications.     

Experimental behaviour of RACFST stub columns after exposed to high temperatures

The experimental studies on the behaviour of recycled aggregate concrete-filled steel tube (RACFST) stub columns after exposed to high temperatures are reported in this paper. Forty specimens, including 32 RACFST stub columns and 8 normal concrete-filled steel tube (CFST) stub columns as reference, were tested, and the failure pattern, load versus strain relation and ultimate strength of the specimens were presented and analysed. Five types of concrete were produced: one reference concrete with natural aggregates, two concrete mixes with recycled coarse aggregate (RCA) replacement ratios of 50% and 100%, and two concrete mixes with recycled fine aggregate (RFA) replacement ratios of 50% and 100%. The specimens were exposed to 300 °C, 600 °C and 800 °C for 3 h. The test results showed that, due to the existence of the recycled aggregates, the post-fire performance of RACFST stub columns was lower than the corresponding normal CFST specimens under the same maximum temperature suffered, and the RACFST specimens with RCA had a better behaviour than those with RFA under the same recycled aggregate replacement ratio.