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近年来,轻骨料混凝土的发展为混凝土材料性能的改善提供了新的方向,而陶粒作为一种新型的轻骨料具有轻质、环保等特点。陶粒的掺入降低了钢管混凝土的自重,改善了核心混凝土的材料特性,达到了轻质的要求,可减少对石质粗骨料的使用,达到充分利用各种建筑材料的目的。为改善混凝土的使用现状,以及加快陶粒作为混凝土骨料的使用,本次试验研究采用页岩陶粒作为混凝土粗骨料掺量部分替代普通粗骨料组合形成有陶粒掺量的钢管混凝土柱以进行轴压力学性能试验研究。有陶粒掺量的钢管混凝土柱克服了陶粒的脆性特点,不仅节约了普通粗骨料和陶粒的使用,也发挥了钢管对核心混凝土的套箍作用,使有陶粒掺量的钢管混凝土柱形成了一个有机整体。本文通过制作5根有陶粒掺量的钢管混凝土柱和1根普通钢管混凝土柱,设置陶粒占粗骨料的不同体积掺量和钢管壁厚两个变量来研究其轴心受压力学性能。通过对试验现象、构件的承载力、构件的荷载-位移曲线以及钢管的横纵向荷载-应变曲线等进行研究分析,再结合试验所得参数,通过有限元软件进行数值分析,最终得出的主要结论如下:(1)当钢管壁厚为2mm时,对比不同陶粒掺量的钢管混凝土构件,随着陶粒掺量的增加,其自重逐渐降低。陶粒掺量从0%增加到20%,自重降低了5.33%;陶粒掺量从0%增加到40%,自重降低了9.41%;陶粒掺量从0%增加到60%,自重降低了14.03%。(2)结合试验数据和数值分析结果,在钢管壁厚不变的情况下,随着陶粒掺量的增加,构件的极限承载力呈一定的下降趋势。当钢管壁厚为2mm时,陶粒掺量从0%增加到20%,极限承载力降低了2.35%;陶粒掺量从0%增加到40%,极限承载力降低了7.24%;陶粒掺量从0%增加到60%,极限承载力降低了9.40%。(3)结合试验数据和数值分析结果,在陶粒掺量不变的情况下,随着钢管壁厚的增加,构件的极限承载力大致呈线性关系增长。当陶粒掺量为40%时,钢管壁厚从1mm增加至2mm,其极限承载力提高了43.75%;钢管壁厚从1mm增加至3mm,其极限承载力提高了105.36%;钢管壁厚从1mm增加至4mm,其极限承载力提高了142.86%;钢管壁厚从1mm增加至5mm,其极限承载力提高了189.64%。(4)由试验与数值分析数据并结合各构件对应的自重、极限承载力来看,陶粒掺量为20%对钢管混凝土构件的自重和极限承载力影响较小,陶粒掺量为20%的构件自重为陶粒掺量0%的95.46%,其对应极限承载力均值却达到了99.21%。由此可见,陶粒掺量为20%的构件具有较类似于普通钢管混凝土构件的力学性能,且为本论文中的最优陶粒体积掺量以适用于生产实践。(5)在国内外规范和规程的对比分析的基础上,本文考虑了基于日本规范AIJ(1997)公式的修正,以适用于本试验钢管混凝土柱的极限承载力计算。