钢管再生混凝土短柱偏压性能实验

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WRC_T钢管混凝土短柱轴心受压力学性能

收稿日期:2007-12-15基金项目:湖北省建设科技计划项目(K200513)作者简介:杜国锋(1975—),男,博士研究生,主要从事钢-混凝土组合结构研究.文章编号:1671-2021(2008)06-0939-06WRC -T 钢管混凝土短柱轴心受压力学性能杜国锋1,2,徐礼华1,3,温　芳1,徐浩然1(11武汉大学土木建筑工程学院,湖北武汉430072;　21长江大学城市建设学院,湖北荆州434023;31岩土与结构工程安全湖北省重点实验室)摘　要:目的了解WRC -T 钢管混凝土柱的破坏形态、受力和变形性能,考察约束效应系数、长细比、肢长腹比等参数的影响,探讨极限承载力计算方法.方法设计制作20个WRC -T 钢管混凝土短柱试件,通过轴心受压试验,实测试件的荷载-变形曲线和极限承载力,分析各参数对短柱轴心受压力学性能的影响,参考国内外相关规范条文,通过试验数据回归分析,提出WRC -T 钢管混凝土短柱轴心抗压极限承载力的计算模型.结果试件呈剪切型或局部凸曲型破坏,提高约束效应系数可以明显提高试件的极限承载力和后期承载能力.结论WRC -T 钢管混凝土短柱的两个组成部分能很好地协同工作,力学性能较好;极限承载力公式计算结果与试验值符合较好;计算公式可供工程设计参考.关键词:钢管混凝土;组合柱;轴心受压;力学性能;短柱中图分类号:TU398+19 文献标志码:A 0　引　言组合焊接T 形或L 形钢管混凝土柱(Weld 2ing Rectangular Composite T -shaped or L -shaped Concrete -Filled Steel Tubular Column ,简称WRC -T 或WRC -L 钢管混凝土柱)是一种新型的异形钢管混凝土柱.异形截面钢管混凝土柱应用于高层住宅建筑能使结构避免肥梁肥柱,避免房间出现棱角,适合建筑平面布局,提高使用面积;也可用作多层地下室逆作法的承重支护结构,节约大量钢支撑,使地下室与地面以上同时施工,大大缩短了工期,提高了工程质量,对异形截面钢管混凝土柱的研究受到专家学者的普遍关注.目前,华南理工大学提出了带约束拉杆的T 形、L 形钢管混凝土柱[1],并进行一系列力学性能试验研究;同济大学进行了T 形、L 形钢管混凝土柱抗震性能研究[2],但国外相关研究资料尚未见报道.近年来,异形截面钢管混凝土柱已成功应用于广州新中国大厦、广州市名汇商城、江门中旅大厦等大型建筑工程中,广州百货大厦新楼和广州名励大厦等大型工程在设计上正在推广应用.然而,异形钢管大多是由多块钢板直接焊接而成,截面几何形状难以准确控制,不便于工厂或现场制作加工,焊缝难以保证质量,约束能力差,影响了其推广应用.为解决上述问题,寻找一种约束力强、施工方便的异形钢管混凝土柱,在总结各种异形钢管混凝土柱工程应用的基础上,提出将两根方形钢管直接焊接形成的WRC -T 或WRC -L 钢管混凝土柱,并对WRC -T 钢管混凝土短柱的力学性能进行试验研究,以期得到这种新型组合柱的破坏形态和极限承载力计算方法.1　试验概况111　试件的设计与制作试验共设计了10组共20个试件(试件截面形式如图1所示),相同型号的试件每组2个,试验实测承载力N s 为2个试件的平均值.试验主要考察管壁厚度t (可以看作约束效应系数2008年11月第24卷第6期　沈阳建筑大学学报(自然科学版)Journal of Shenyang Jianzhu University (Natural Science )　Nov.　2008Vol 124,No 16ξ[3]),腹板宽度b、长细比λ等参数对试件力学性能的影响.试件各种参数及实测承载力值见表1.试件混凝土、钢板的材料性质,均按标准试验方法[4-5]实测而得,实测边长150mm混凝土试块立方体抗压强度为49196MPa,钢材力学性能指标详见表2,表2中f y为钢材屈服强度,E s为弹性模量.μs为泊松比,f s为极限抗拉强度. WRC-T钢管混凝土柱由矩形钢管型材焊接而成,即将钢管型材按设计长度截断,再根据T 形截面尺寸将两根钢管组合,通过焊缝连接在一起,并保证两端平整,对应每个试件加工两块厚10mm的方形盖板(尺寸如图1所示),先在空钢管一端将盖板焊上,然后浇灌混凝土,待混凝土养护两周后将端口磨平,在坑洼处填补高强水泥砂浆,最后焊上另一盖板,以期尽可能保证钢管与核心混凝土在试验加载时共同受力.所有构件的上下盖板焊接时要与空钢管几何对中,所有焊缝均按《钢结构设计规范》(G BJ50017-2003)进行设计,并保证焊缝质量.表1　试件参数及承载力实测值试件编号b/mm b1/mm b2/mm h1/mm h2/mm t/mm L/mmλζN s/kN WRC-T-18035351001004450712711382144 WRC-T-28060601001004450713011232225 WRC-T-315025251001004450710711572850 WRC-T-410050501001003450712501982250 WRC-T-510050501001004450712011292388 WRC-T-610050501001005450712211552580 WRC-T-710050501001004350516011302406 WRC-T-810050501001004550818111302385 WRC-T-910050501001004650101411302378 WRC-T-1010050501001004900141411302375表2　钢材的力学性能t/mm钢管型号f y/MPa E s/(105MPa)μs延伸率/%f s/MPa3100×2003141571192012522612411121100×1003061171188012612315392165 4100×100291156210012632512419153 100×20030513511915012542513420155100×1503151251190012492515427175100×802701201191012502418355125 5100×2003061502101012562416383135 100×1003001231193012602510381142图1　试件断面图112　承载力试验试验在武汉大学结构试验中心5000kN压力试验机上进行,见图2.笔者所指的轴心受压是指加载中心为T形试件的组合截面形心,计算时要考虑材料的弹性模量.试验初始阶段采用力控制方式分级加载,每级荷载为预计极限荷载的1/10,持荷时间为2min;当荷载达到预计极限荷载的75%以后改为位移控制加载,每级位移为预计总变形的1/20,持荷时间为2min,荷载值均由940　沈阳建筑大学学报(自然科学版)第24卷压力传感器读取.在试件的柱头和柱脚间设置4块百分表,分别测定图3所示的试件两个对角边柱头和柱脚间的相对位移,取两组百分表读数的平均值为试件的轴向变形值.为准确地测量试件的应变,在每个试件钢管外壁中截面处沿周长布置纵向和环向电阻应变片共16片,如图4所示,采用静态数据采集系统采集应变数据.图2　试验加载照片图3　百分表布置示意图图4　应变片布置示意图2　试验结果与分析211　试验现象对试件进行一次加载试验,在极限荷载的70%～80%之前,WRC -T 钢管混凝土短柱外观没有明显变化,但试件长边钢管与核心混凝土空鼓现象逐渐增多,范围逐步扩大,反映出钢管与核心混凝土的局部粘结已经破坏,但随着荷载继续增大,核心混凝土纵、横向变形增大,空鼓又逐渐被挤实,约束效应逐渐产生并增强.随着混凝土变形增大,其应力达到圆柱体抗压强度,试件达到极限承载力.在加载过程中,由焊缝连接的两个矩形钢管受力均匀、变形协调,能很好地协同工作,没有出现焊缝开裂现象.212　破坏形态试验发现,WRC -T 钢管混凝土短柱破坏形态有两种,即剪切型破坏和局部凸曲型破坏.WRC -T -1和WRC -T -3钢管混凝土柱,腹板宽度较大,截面回转半径较大,当外荷载加到极限荷载80%左右时,钢管壁上开始出现剪切滑移线,随着外荷增加滑移线由少增多,随后进入破坏阶段,试件典型破坏形态见图5;对于其他试件,腹板宽度相对较小,因此截面回转半径也相对较小,当外荷载达到极限承载力后,混凝土产生局部压碎,柱上、下端约10cm 处长边凸曲,随后试件承载力下降,在试件承载力下降过程中,柱上、下端约10cm 处短边b 也逐渐凸曲,与此同时试件其他部位也多处凸曲,试件典型破坏形态见图6.图5　剪切破坏形态图6　局部凸曲破坏形态213　试验结果分析21311　各参数对试件极限承载力的影响(1)肢长腹比所谓肢长腹比是指,当试件腹板高度h 2、肢厚h 1、肢长(b 1+b 2+b )或腹板宽度b 不变时,肢长与腹板宽度的比值,即a =(b 1+b 2+b )/b.考虑肢长腹比的变化可以更加合理地确定肢长和腹板宽度,为研究WRC -T 钢管混凝土短柱的极限承载力提供参考.为此,设计制作了WRC -T -第24卷杜国锋等:WRC -T 钢管混凝土短柱轴心受压力学性能941　2、WRC -T -3和WRC -T -4试件,并对其荷载-平均纵向应变曲线和极限承载力进行研究,见图7所示,三个试件的肢长、管壁厚度和腹板高度均相同,试件WRC -T -2的肢长腹比为215,试件WRC -T -4的肢长腹比为210,试件WRC -T -3的肢长腹比为1133,从图7可以看出,当肢长等参数相同时,随着肢长腹比的减小,试件极限承载力增大,增加腹板宽度可以显著提高试件的极限承载力.图7　WRC -T -2、3、5试件荷载-平均纵向应变曲线 (2)约束效应系数约束效应系数ζ=f y A s /f ckA c (式中,A s 和A c 分别为钢管和混凝土的总面积,f y 和f ck 分别为钢材的屈服强度和混凝土抗压强度标准值).在不改变试件截面大小和钢材(混凝土)强度等级的情况下,通过改变管壁厚度来改变试件的约束效应系数(3个试件的约束效应系数值见表1所示),设计制作了WRC -T -4、WRC -T -5和WRC -T -6试件,并对其荷载—平均纵向应变曲线和极限承载力进行研究,见图8所示,从图中可以看出,随着约束效应系数增大,试件极限承载力提高,试件荷载—平均纵向应变曲线的下降段更趋平缓;同时也说明提高约束效应系数有利于提高试件的后期承载力.图8　WRC -T -4、5、6试件荷载-平均纵向应变曲线 (3)长细比长细比是界定长、短柱的重要指标,根据柱截面形式的不同,可以用L /b (B 矩形)、L /D (圆形)来定义,其中L 为柱的无支高度或长度;B 为矩形截面短边尺寸;D 为圆形截面的直径.但对于异形柱来讲,上述定义难以实现,因此在总结相关文献的基础上,提出用L /i 来定义试件长细比,其中,L 为柱的计算长度,i 为截面的回转半径,按照文献[6]中的公式计算,取最小值,见式(1).i =E s Is +012E c I cE s A s +012E c A c,(1)式中:E s 、E c 为钢材和混凝土的弹性模量;A s 、A c 为钢材和混凝土的面积;I s 、I c 为钢材和混凝土截面惯性矩.为研究WRC -T 钢管混凝土短柱L /i 的限值,设计制作了WRC -T -5、WRC -T -7、WRC -T -8、WRC -T -9和WRC -T -10试件,并对其荷载-平均纵向应变曲线和极限承载力进行研究,见图9所示.同时,以长细比最小的WRC -T -5试件为基础,绘制相对长细比e (e 为各试件长细比与WRC -T -5试件长细比的比值)与试件相对极限承载力n 的关系曲线,见图10所示.图9　WRC -T -7、8、9、10试件荷载-平均纵向应变曲线图10　试件相对长细比与相对极限承载力关系曲线942　沈阳建筑大学学报(自然科学版)第24卷从图9和图10可以看出,随着相对长细比的增大,试件极限承载力略有减小,但减小幅度在2%以内,试件荷载—平均纵向应变曲线的趋势一致,说明长细比在516～1414范围内的试件均可以认为是WRC-T钢管混凝土短柱.3　轴心受压极限承载力计算目前,国内外有关钢管混凝土结构的设计规范或规程主要有文献[6]～[10]、DBJ13-51-2003和CECS159:2004(2004)等,分别采用拟钢理论、拟混凝土理论、统一理论和叠加理论进行计算,但都未涉及异形钢管混凝土结构的设计计算方法.试验研究表明,提出的WRC-T钢管混凝土柱协同工作性能较好,其极限承载力可以视为两个组成部分极限承载力的叠加,因此,采用文献[6]、文献[8]和文献[10]中的计算公式对试件的大柱和小柱进行计算,将计算结果求和,并与笔者的试验值进行比较,结果见表3.从表3中可以看出,按文献[8]中公式计算的结果与笔者的试验结果比较接近.表3　承载力试验值与规范计算值比较试件编号试验值N s/kN按文献[6]计算N u/kN N u/N s按文献[8]计算N u/kN N u/N s按文献[10]计算N u/kN N u/N sWRC-T-12144124001581717018014680168 WRC-T-22225141101631954018816620175 WRC-T-32850161001562228017819110167 WRC-T-42250132301591831018115470169 WRC-T-52388146001612021018517230172 WRC-T-62580161801622240018719240175 在分析各国规范计算理论的基础上,笔者以文献[8]中的计算公式为参考,采用叠加理论计算试件的极限承载力.综合考虑钢材和混凝土强度等级,提出WRC-T钢管混凝土短柱极限承载力的计算公式,见式(2).并根据式(2)对WRC-T-1至WRC-T-6进行计算,将所得结果与试验结果进行对比,见表4.从表4中数据可以看出,式(2)计算结果与试验结果相似,当υ为0125时,两者之比的平均值为0190,均方差为01032;当υ为0145时,两者之比的平均值为0197,均方差为01033.式(2)可供工程设计参考.N u=f y A s+(1+υ)f ck A c,(2)式中:f y为试件各组合钢管的钢材屈服强度;A s 为试件各组合钢管的钢材截面面积;f ck为试件各组合部分混凝土的轴心抗压强度标准值;A c为试件各组合部分混凝土的截面面积;υ为核心混凝土抗压强度提高系数,取值为0125～0145,该系数受约束效应系数ζ的影响较大,当ζ≤1115时宜取小值,具体变化规律有待深入研究.表4　承载力试验值与式(2)计算值比较试件编号试验值N s/kN按式(2)计算υ=0125N u/N s按式(2)计算υ=0145N u/N sWRC-T-121441813018519450191 WRC-T-222252058019222230199 WRC-T-328502599019128070198 WRC-T-422502018019022020198 WRC-T-523882202019223800199 WRC-T-6258024180194255101984　结　论(1)在整个加载过程中,组成WRC-T钢管混凝土短柱的两个矩形钢管均匀受力,变形协调,能很好地协同工作,没有出现焊缝开裂现象.试件有剪切形和局部凸曲形两种破坏形态.长细比在第24卷杜国锋等:WRC-T钢管混凝土短柱轴心受压力学性能9431414以内时,试件的极限承载力相差最大值在2%以内,可以视为短柱.(2)影响WRC -T 钢管混凝土短柱力学性能的各参数中,约束效应系数对极限承载力影响最大,约束效应增强,试件的极限承载力提高,后期承载能力增强.当试件肢长、肢厚和腹板高度相同时,肢长腹比减小,试件极限承载力增大,实际工程中应尽量使腹板宽度取最大值.(3)在分析各国规范和各种计算理论的基础上,提出WRC -T 钢管混凝土短柱极限承载力计算公式,公式形式简单,可为工程设计参考.参考文献:[1]　龙跃凌,蔡健.带约束拉杆L 形钢管混凝土短柱轴压性能的试验研究[J ].华南理工大学学报,2006,34(11):87-92.[2]　王丹,吕西林.T 形、L 形钢管混凝土柱抗震性能试验研究[J ].建筑结构学报,2005,26(4):39-45.[3]　韩林海.钢管混凝土结构理论与实践[M ].北京:科学出版社,2004.[4]　中华人民共和国建设部G B/T 228-2002金属材料室温拉伸试验方法[S].北京:中国计划出版社,2002.[5]　中华人民共和国建设部G B/T 50081-2002普通混凝土力学性能试验方法标准[S].北京:中国计划出版社,2002.[6]　ACI 318-99.Building code requirements for struc 2tural concrete and commentary[S].Detroit :American Concrete Institute ,U.S.A.,1999.[7]　AISC.U.S.A 1999Load and resistance factor designspecification for structural steel buildings ,2nd ed[S].Chicago :AISC ,1999.[8]　AI J.Recommendations for design and construction ofconcrete filled steel tubular structures[S].Tokyo :Ar 2chitectural Institute of Japan ,1997.[9]　BS5400.Concrete and com posite bridges [S ].Lon 2don :British Standard Institute.U.K ,1979.[10]　British Standards Institution.Design of compositesteel and concrete structures ,Part1.1:G eneral rules and rules for buildings.DD ENV 1994-1-1:1994[S].London :British Standards Institution ,1994.Experiment of WRC -T Concrete Filled Steel Tubular Short Columns Mechanical Property under Axial CompressionDU Guof eng1,2,X U L ihua1,3,W EN Fang 1,X U Haoran1(1.School of Civil Engineering ,Wuhan University ,Wuhan China ,430072;2.School of Urban Construction ,Y an gtze Universi 2ty ,Jingzhou China ,434023;3.Hubei K ey Laboratory of the Security of G eotechnical &Structural Engineering ,Wuhan China ,430072)Abstract :In order to know the destruction form ,mechanical and distortion property ,we consider several in 2fluence factors include the constraint factor ,ratio of length to diameter and ratio of length to 2sternum of member ,and discuss the formula for the ultimate bearing capacity.20WRC 2T concrete 2filled steel tube short columns were designed and manufactured.Axial compression test was carried out ,the load 2deformation relationship curves and ultimate bearing capacity were tested and the effect of each influence factor impact the pressure mechanic properties of this kind short column was analyzed.In this paper ,based on the conclu 2sion of domestic and foreign codes ,the formula for the axial compression bearing capacity of WRC 2T con 2crete 2filled steel tubular columns was deduced through the regression analysis of experimental data.The fail 2ure modes were shear failure and the local buckling failure ,the ultimate bearing capacity and later bearing capacity can be heightened obviously by increasing the constraint factor.The WRC 2T concrete 2filled steel tube short column which is composed of two rectangular steel tube columns can just work together very well and mechanical property is steady.The calculated results by the formula coincide with the experimental re 2sults so well that the formula can be valuable to the engineering design.K ey w ords :concrete 2filled steel tube ;composite column ;axial compression ;mechanical property ;short col 2umn944　沈阳建筑大学学报(自然科学版)第24卷。

钢管再生混凝土轴压短柱受力性能有限元分析

元分析模型，模拟试验实测荷载一轴向应变曲线，验证有限元分析模型的有效性。以再生混凝土强度、钢管壁厚、钢材强度及再生粗骨料取代率为参数，设计５个钢管再生混凝土轴压短柱进行分析，建模时考虑了钢管对核心再生混凝土的约束作用，分析各参数对试件荷载一轴向应变曲线的影响。研究表明：随再生混凝土强度的提高，钢管壁厚的增加，钢材强度的增大，能有效增强钢管再生混凝土短柱的极限承载力和变形能力。关键词：钢管再生混凝土；短柱；轴压；ＡＢＡＱＵＳ；极限承载力
ｃｏｌｕｍｎｓｕｎｄｅｒａｘｉｌａｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ，ｔｈｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｆｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｓｒｅａｂｕｉｌｔｗｉｔｈｔｈｅａｎａｌｙｔｉｃｌａｓｏｆｔｗａｒｅＡＢＡＱＵＳｏｎ
ｇａｔｅ．Ｔｈｅｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｓｔｅｅｌｔｕｂｅｏｎｃｏｒｅｃｏｎｃｒｅｔｅｉｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄｗｈｅｎｂｕｉｌｄｉｎｇｔｈｅｍｏｄｅｌｓ，ａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｅａｃｈｐｒａａｍｅｔｅｒｏｎｈｅｔｌｏａｄｉｎｇ — ｘｉａｌａｓｔｒａｉｎｃｕｒｖｅｏｆｓｐｅｃｉｍｅｎｓｉｓｌｓａｏｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｈｅｔｕｌｔｉｍａｔｅ

再生混合钢筋混凝土短柱的轴压性能试验

ＳｅｚｅｅｅａｎｔｕｅｏＡｃｉｃｕａｓｎａｄＲｓａｃｈｎｈｎＧｎｒｌＩｓｉｔｆｒｈｔｔｒｌｉｎｅｅｒｈ，Ｓｅｚｅ８０ｔｅＤｅｇｈｎｈｎ５１００，Ｃｉａｈｎ）
ＡｂｓｒｔＥｉｈｔｂｃｌｍｎｓｆｌｅｔｅｌｓｅｏｃｅｅｓｇｎ／ｌｍｐｏａｔｉ — ｉｏｃｅｅａｅｔｓｅｎｒａａｏｄｉｇ．ｔａｃ：ｇｔＲＣｓｕｏｕｉｄｗｉｄｍｏｉｈｄｃｎｒｔｅｍｅｔｕｒｃｓ—ｎｓｔｃｎｒｔｒｅｔｄｕｄｅｘｉｌｌａｎｌｈｕＴｈｎｌｎｃｓｏｈｙｅｏｅｌｓｄｃｎｒｔｎｈｅｍｉａｉｆｄｅｏｉｈｄｃｎｒｔｎｔｅｓｒｄｌａｄｆｒｔｏｕｖｓａｄｅｉｆｕｅｅｆｔｅｔｐｆｄｍｏｉｈｅｏｃｅｅａｄｔｘｒｔｏｏｍｌｓｅｏｃｅｅｏｈｅｍａｕｅｏｄ— ｅｏｍａｉｎｃｒｅｎａｉｌｌａｅｒｎｇｃｐｃｔｅｆｓｅｉｅｓａｅｉｖｓｉａｅｘａｏｄｂａｉａａｉｓｏｐｃｍｎｒｎｅｔｇｔｄ，ａｄｔｅａｐｌｃｂｉｉｆｔｅｍｅｈｄｉｕｒｅｅｉｎｃｄｏａｃｌｔｏｆｉｎｈｐｉａｌｔｏｈｔｏｎｃｒｎｔｄｓｇｏｅｆｒｃｌｕａｉｎｏｙ
［摘要］开展了８根再生混合钢筋混凝土短柱的轴压试验，察了废弃混凝土类型和混合比对试件荷载一变形曲线及抗考

钢筋混凝土短柱抗压试验方法

钢筋混凝土短柱抗压试验方法一、前言钢筋混凝土短柱抗压试验是研究钢筋混凝土结构的重要手段之一，也是工程设计和实际施工中必须进行的重要检验项目之一。

本文将介绍钢筋混凝土短柱抗压试验的方法和步骤。

二、试验前准备1. 材料准备试验所需材料包括水泥、砂、石子、水、钢筋等。

2. 设备准备试验所需设备包括混凝土搅拌机、模具、振动器、电子称、压力机等。

3. 模具制备制备模具时，应根据试验需要选择不同尺寸的模具。

模具内表面应平整，尺寸应符合试验标准要求。

4. 钢筋准备钢筋应根据试验需要选择不同规格和长度。

钢筋长度应略大于模具高度，以便在试验中将其固定在模具顶部。

5. 混凝土制备混凝土按照试验标准要求制备，应注意混凝土的配合比例和搅拌时间。

三、试验步骤1. 模具安装将模具放置在平整的工作台上，将模具底部垫上一层细沙或纸张，以免混凝土流出。

将钢筋放置在模具内，固定在模具顶部。

2. 混凝土灌入将预先制备好的混凝土倒入模具中，灌入量应略大于模具容积，以便在振动后能够填充模具内的所有空隙。

混凝土应均匀分布在模具内，并用振动器振动，以排除混凝土中的气泡。

3. 混凝土养护将模具中的混凝土养护，保持适宜的湿度和温度，以促进混凝土的硬化和强度发展。

4. 试件拆卸混凝土强度达到设计要求后，拆卸试件，清除表面的杂物和残留物。

5. 试验将试件放置在压力机上，以所需速率施加力，直至试件破坏为止。

记录压力、变形和应力等试验数据。

四、试验结果处理试验结果的处理包括强度计算和统计分析。

强度计算主要包括极限强度计算和折减系数计算。

统计分析包括平均值、标准差和变异系数等指标的计算。

五、试验注意事项1. 在试验前应仔细检查试验设备和材料，确保其符合试验要求。

2. 混凝土制备应按照试验标准要求进行，严格控制配合比例和搅拌时间。

3. 模具的制作和使用应符合试验标准要求。

4. 混凝土应养护适当时间，以保证其强度的发展。

5. 在试验过程中，应注意记录试验数据和观察试件变形情况。

方钢管再生混凝土轴压短柱受力性能分析

方钢管再生混凝土轴压短柱受力性能分析发布时间：2021-03-04T09:08:21.400Z 来源：《建筑实践》2020年11月31期作者：许伟，周晓凤，张婷，翁瑞，陈杨[导读] 利用ABAQUS有限元软件建立方钢管再生混凝土短柱力学模型许伟，周晓凤，张婷，翁瑞，陈杨沈阳建筑大学，土木工程学院，沈阳110168摘要：利用ABAQUS有限元软件建立方钢管再生混凝土短柱力学模型，与试验进行对比分析，通过模型分析构件在各阶段的受力变形特点。

结果表明：该模型能够较好的模拟构件的力学性能，其受力过程大致分为：弹性阶段、弹塑性阶段、下降阶段、平缓阶段。

关键词：方钢管再生混凝土短柱；有限元软件；合理性。

目前，随着我国经济快速发展，被拆除、重建的建筑物也随之增加，就此产生了大量的建筑垃圾。

因此，我们应该合理利用建筑垃圾，将建筑垃圾配制成再生混凝土应用于建筑工程当中，不但解决建筑垃圾给人们生活环境带来的困扰，而且也使建筑垃圾得到了循环利用。

再生混凝土组分复杂，脆性大，因而早期易开裂[1]。

为了改善再生混凝土的特性，学者们提出了“钢管再生混凝土”。

钢管对混凝土的约束使混凝土的抗压强度大大提高，同时，混凝土对钢管起到支撑作用，提高了钢管的局部稳定[2]，二者巧妙结合实现了“1+1>2”。

1模型建立本文采用文献[3]中的试验数据，建立方钢管再生混凝土短柱力学模型。

1.1单元选取本文核心再生混凝土、端板和钢管均采用八节点线性减缩积分的三维实体单元。

1.2界面接触核心再生混凝土和端板只有法向接触作用，设置为“硬”接触。

钢管和核心再生混凝土的法向作用方向设置为“硬”接触，切向作用方向采用库伦摩擦模型，根据参考文献[4]，本文摩擦系数取0.6。

1.3加载荷载本文采用的是位移加载，即在U3方向施加位移大小为20mm。

2模型验证及模拟结果分析2.1有限元分析结果与试验结果的对比如图1可知，试件模拟荷载-位移曲线和试验荷载-位移曲线走势相吻合。

局部腐蚀钢管混凝土短柱的轴压性能测试

局部腐蚀钢管混凝土短柱的轴压性能测试局部腐蚀钢管混凝土短柱的轴压性能测试局部腐蚀是指钢管混凝土短柱在使用过程中，由于环境或其他因素导致某些部分的钢管发生腐蚀现象。

这种情况下，短柱的轴压性能可能会受到影响。

为了研究局部腐蚀对钢管混凝土短柱轴压性能的影响，我们可以进行以下步骤的测试。

1. 实验准备首先，准备一定数量的钢管混凝土短柱样品，并对它们进行编号和记录。

确保每个样品的尺寸和配筋布置相同，并且样品中选择具有相似腐蚀程度的钢管。

2. 腐蚀处理将选择的钢管表面进行局部腐蚀处理。

可以使用盐水、酸液或其他腐蚀介质进行腐蚀处理。

根据需要，可以控制腐蚀时间和腐蚀剂的浓度，以模拟实际使用环境中可能遇到的局部腐蚀程度。

3. 轴压性能测试使用万能试验机等设备，对腐蚀处理前后的钢管混凝土短柱样品进行轴压性能测试。

测试时，要确保加载速率均匀，并记录下载荷和位移的变化。

可以选取适当的试验参数，如最大荷载、变形等。

4. 数据分析根据轴压性能测试的结果，对样品的荷载-位移曲线进行分析。

比较腐蚀前后的性能差异，观察局部腐蚀对短柱的承载能力和变形性能的影响。

可以计算出样品的极限荷载、屈服荷载和残余荷载等参数。

5. 结果讨论根据数据分析的结果，讨论局部腐蚀对钢管混凝土短柱轴压性能的影响。

分析腐蚀程度与性能变化之间的关系，以及可能的破坏机理。

比较不同样品之间的差异，并提出可能的改进方法。

6. 结论与展望总结实验结果，得出对局部腐蚀钢管混凝土短柱轴压性能的影响的结论，并讨论其对工程实践的意义。

同时，可以指出进一步研究的方向，如探索更多不同腐蚀程度的影响、不同腐蚀介质的比较等。

通过以上步骤的测试和分析，可以全面了解局部腐蚀对钢管混凝土短柱轴压性能的影响，为相关工程设计和实践提供科学依据。

局部腐蚀钢管混凝土短柱轴压性能试验结果

局部腐蚀钢管混凝土短柱轴压性能试验结果局部腐蚀钢管混凝土短柱轴压性能试验结果步骤一：引言腐蚀是钢管混凝土结构常见的问题之一，而局部腐蚀则更加具有挑战性。

本文旨在通过局部腐蚀钢管混凝土短柱的轴压性能试验，研究其破坏机理和受力性能。

通过对试验结果的分析，将深入探讨局部腐蚀对钢管混凝土结构的影响。

步骤二：试验设计首先，根据实际情况，选取一定数量的钢管混凝土短柱作为试验样本。

然后，在某一侧面对钢管进行局部腐蚀处理，模拟实际中常见的腐蚀情况。

接下来，将样本置于试验机上进行轴压试验，记录试验过程中的载荷-位移曲线和破坏形态。

步骤三：试验结果分析通过试验结果的分析，可以得到以下结论：1. 局部腐蚀对钢管混凝土短柱的轴压性能有明显的影响。

腐蚀部位降低了钢管的承载能力，导致短柱整体的强度下降。

2. 随着腐蚀程度的增加，试验样本的破坏形态发生了变化。

在未腐蚀部分，短柱以整体的方式发生破坏；而在腐蚀部分，钢管发生塑性变形并失效，导致破坏发生在腐蚀部位。

3. 腐蚀对试验样本的刚度也产生了影响。

腐蚀部位的刚度明显降低，导致整个试验样本的刚度减小。

步骤四：讨论和启示基于以上试验结果，可以得出以下结论和启示：1. 局部腐蚀对钢管混凝土结构的安全性和可靠性产生了不可忽视的影响。

在工程实践中，必须对局部腐蚀进行充分的考虑，并采取相应的防护措施。

2. 钢管混凝土结构的设计应该考虑到腐蚀对结构的影响，特别是在潮湿环境和腐蚀性介质中的使用情况。

3. 对于已经发生局部腐蚀的结构，需要采取相应的修复措施，以提高结构的承载能力和使用寿命。

步骤五：结论通过局部腐蚀钢管混凝土短柱的轴压性能试验，本研究深入探讨了腐蚀对钢管混凝土结构的影响。

试验结果表明，局部腐蚀对短柱的承载能力、破坏形态和刚度产生了明显的影响。

因此，在实际工程中，应当充分考虑腐蚀对结构的影响，并采取相应的预防和修复措施，以确保结构的安全性和可靠性。

钢骨再生混凝土偏压短柱承载力试验研究

ｅｅｏｉｉＥｇｅｒｇａｊｇＵｉｆｅｈ，ａｊｇ２００，ｈｎ）．Ｃｌｇｆｖｌｎｉｅｉ，Ｎｎｉｎｖｃ．Ｎｎｉ１０９ＣｉａｌＣｎｎｎ．ｏＴｎ
ＡｂｔａｔＴｒｅｓｅＩｒｉｆｒｅｅｙｌｄｃｎｒｔｈｒｃｌｍｎｉｈａｌｔｅｕｎｉａｄｓｒｃ：ｈｅｔｅｅｎｏｃｄｒｃｃｅｏｃｅｅｓｏｔｏｕｓｗｔｔｅｓｎｅｓｌｑａｔｈｅ哆ｎ
【关键词】钢骨混凝土；生混凝土；再取代率【中图分类号】Ｔ３５３Ｕ７．【文献标识码】Ｂ【文章编号】１０ — ８４２１）００２ — ３０１６６（０１ — ０３００
ｏＲＣＥＤＲＥＣＹＣＬＥＤ
ＥＸＰＥＲ玎江ＥＮＴＲＥＳＥＡＲＣＨｏＮＴＨＥＣＡＰＡＣＩＴＹＴｏＦＳＥＥＬＲＥ聃
【摘
要】制作了３个相同含钢率、同再生混凝土取代率的钢骨再生混凝土短柱，不通过偏压试验研究，主
要对其破坏模态、载一挠度曲线、荷荷载一变形关系曲线和承载力进行全过程分析，揭示了再生混凝土取代率对
钢骨再生混凝土柱受压性能的影响，索了钢骨再生混凝土的承载力计算公式。探
ｓｏ．Ｆａｌｒｄｓ，ｏｄ— ｅｅｔｎｃｒｅ，ｏｄｄｓｌｃｍｅｔｃｒｅａｄｌａｃｒｙｎｇｃｐｃｔｒｌａｉｎｉｕｅｍｏｅｌａｄｆｃｉｕｖｌａｉｐａｅｎｕｖｎｏｄ— ａｒｉａａｉａｅａｌ— ｌｏｙｌｚｄ，ｅｕｔｈｗｈａｅｙｌｄｃｎｒｔｅａｅｎａｅｉｆｎｅｏｒｓｉｎｒｓｓａｃａａｌｙｙｅｒｓｌｓｓｏｔｔｒｃｃｅｏｃｅｅｒｐｌｃｍｅｔｒｔｎｕｅｃｓｃｍｐｅｓｏｅｉｔｎｅｃｐｂｉｉｌｔｏｔｅｅｎｏｃｄｒｃｃｅｏｒｔｏｕｆｓｅｌｒｉｒｅｅｙｌｄｃｎｃｅｅｃｌｍｎｓｎａｃｌｔｏｏｍｕａｉｔｄｉｄｆ，ａｄｃｌｕａｉｎｆｒｌｓｓｕｅ．Ｋｅｒｓ：ｔｅｅｎｏｃｄｃｎｒｔｙｗｏｄｓｅｌｒｉｒｅｏｃｅｅ；ｒｉｆｒｅｅｙｌｄｃｎｃｅｅ；ｒｐａｅｎａｅｆｅｎｏｃｄｒｃｃｅｏｒｔｅｌｃｍｅｔｒｔ

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最大下降幅度为２；心混凝土收缩率随着取代率增大而增大，致对钢管的支撑作用降低，而加快钢管局部屈服，０核导从
降低极限承载力．关键词：管再生混凝土；偏压实验；取代率；缩率钢收文献标识码：Ａ文章编号：００—１９（０１００８１０８１２１）５— ０８—０４
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载作用下的宏观变形特征、载一应变关系、坏模式和破坏机理，与普通钢管混凝土的偏压性能对比．果表明：荷破并结再生混凝土取代率是影响钢管再生混凝土偏压承载力的主要因素，相同条件下，件承载力随着取代率的增大而降低，在试
４
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ｆｍ／ｍ
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图１试件Ｎ＿系曲线＿厂关
（受压）然后为正值（，受拉）所有再生混凝土构件的７号应变从开始加载到试件的破坏阶段始终为正值．，
表１每立方米再生混凝土的质量配比及力学性能
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２５５０７５１００
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５５７５５７５５７５５７
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１１３６１１３６１１３６１１３６
２结果分析
２１破坏过程．
代表性试件的荷载（与中点侧向变形（）Ｎ）厂的关系曲线见图１由图１可以看出，载初期钢骨再生．加混凝土试件的侧向挠曲变形较小，随着荷载的施加，试件的侧向挠曲变形逐渐增大．当荷载接近极限荷载时，向变形增长速度快于荷载的增长速度；侧达到极限荷载后，件承载力的下降速度和变形随取代率的试增大而增大．件破坏时中部伴有局部鼓曲发生，代率越大，试取局部屈曲出现越早，曲现象越严重．载鼓卸
１实验
１１材料性能及试件．
再生混凝土的骨料是结构实验室废弃的混凝土立方体试块经过破碎后形成的，泥为淮河牌３．水２５级普通硅酸盐水泥，凝土采用强制式搅拌机拌和，混每种取代率的再生混凝土各准备３标准立方体试块．个混凝土的抗压强度和弹性模量见表１．
钢管为直缝圆钢管，照ＧＢＴ２８２０６属拉伸实验方法》通过拉伸实验测得钢材抗拉强度按／２ — ０２金，（表２．见）试件一端用厚度为１０ｍｍ、长度为２０ｍｍ的方形钢板焊接封固作底板．０
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注：为钢管外径；为钢管壁厚；ＤｔＬ为钢管长度；件初始偏心率为０１；Ｐ一５表不取代率为５．试．９Ｚ００
高校 “ 蓝工程” 象项目（教师［ｏ０１号）青对苏２ｉ］６
作者简介：卫东（９１）男，士，师，要从事组合结构方面的研究．张１８一，硕讲主
・
８・８
第５期
张卫东等：管再生混凝土短柱偏压性能实验钢
过程中，试件具有回弹现象．
与普通钢管混凝土偏压构件的荷载与挠度曲线对比，管再生混凝土偏心受压构件受力过程与钢管钢普通混凝土构件相似，以将构件的受力过程分为弹性阶段、可弹塑性阶段和破坏阶段．在长细比和偏心率等参数不变的条件下，弹性极限荷载随核心部分再生混凝土粗骨料取代率（Ｐ的Ｚ）增加而降低，管再生混凝土构件弹性极限承载力约为普通钢管混凝土构件的７，管再生混凝土构钢８钢
中图分类号：Ｕ３７３Ｔ５．
０引言
钢管再生混凝土是将再生混凝土灌入钢管中形成的，具有钢管混凝土的一系列的优点：一方面核心混凝土的存在可以增强钢管管壁的局部稳定性；另一方面钢管使核心混凝土处于三向受力状态，有套箍作具用，而使核心混凝土具有比普通混凝土更高的抗压强度和变形能力口．普通混凝土相比，生混凝从］与再土骨料表面粗糙、收缩率增大和弹性模量偏低，而使钢管再生混凝土与钢管普通混凝土柱在力学性能上从存在一定差异．有关钢管再生混凝土力学性能的研究较少．有福，ａａｉａｈＫ等＿研究不同取代率的方钢管杨Ｙｎｇｂｓｉ４和圆钢管再生混凝土短柱的轴压性能究，ＫｎｏＫ和Ｓｔ７得到相同研究结论．与ｏｎａｏＹ＿在工程中，管混钢凝土大多处于弯矩和轴力共同作用下，有关研究更少，而影响钢管再生混凝土的发展．从笔者分析不同取代率的钢管再生混凝土偏压短柱的力学性能，为钢管再生混凝土研究提供参考．
大
庆
石
油
学
院
学
报
第３５卷
Ｖｏ．３１５
第５期２１年ｌ０１Ｏ月
Ｎｏ．５Ｏｃ．２１ｔ０１
ＪＯｕＲＮＡＬＯＦＤＡＱＩＮＧＰＥＴＲＯＬＥＵＭＮＳＴＵＴＥＩＴＩ
钢管再生混凝土短柱偏压性能实验
化［－ｏ．４１］
实验采用分级加载制度．在达到预估极限荷载的７前，级荷载为预估极限荷载的１１～Ｉ１，５每／５／０每级荷载持续时间约为２ｒｉ；近破坏荷载时改为慢速连续加载，至实验结束．ｎ接ａ直
件的弹性阶段时间明显短于普通钢管混凝土构件．坏阶段随着取代率增大，载下降越快，侧向变形破荷且增大越迅速．
２２破坏形态．
偏压试件荷载（与纵向应变（）系曲线见图２由图２可以看出：通钢管混凝土试件与钢管再生Ｎ）ｅ关．普
收稿日期：０１一４—０；稿人：２１Ｏ９审张云峰；辑：志平编任基金项目：建部科学技术项目（０８ｌ１）江苏省教育厅自然科学项目（ＩＪ５００）宿迁市科技局项目（２１０１；苏省住２０一ｋ１；１ＫＤ６０３；Ｂ００２）江
在浇筑再生混凝土时，钢管竖立，将从顶部分层灌入，次深度约为１钢管直径，利用插入式振捣每个并棒进行振捣．件养护方法为标准养护．试７ｄ后凿去混凝土表面浮浆，高强环氧砂浆将混凝土表面与钢用管表面抹平，硬化后将试件表面打磨平整；后焊上钢板，然保证加载初期钢管与核心混凝土能共同受力．试