【摘 要】
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随着现代化建设进程的推进,大量老旧建筑被拆除,产生数亿吨废弃混凝土,污染环境且占用土地资源,亟需对其再生利用。钢管再生混凝土继承了钢管混凝土的诸多优点,如高承载力、高延性、建造便捷等,成为废弃混凝土再生利用的有效途径。此外,因意外或人为因素引起的爆炸事故危及人民的安全,且严重影响结构的可靠性。结构柱作为关键的承重构件,其在爆炸荷载下的破坏不可避免地增加了结构连续倒塌的可能性。钢管再生混凝土柱在其服
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随着现代化建设进程的推进,大量老旧建筑被拆除,产生数亿吨废弃混凝土,污染环境且占用土地资源,亟需对其再生利用。钢管再生混凝土继承了钢管混凝土的诸多优点,如高承载力、高延性、建造便捷等,成为废弃混凝土再生利用的有效途径。此外,因意外或人为因素引起的爆炸事故危及人民的安全,且严重影响结构的可靠性。结构柱作为关键的承重构件,其在爆炸荷载下的破坏不可避免地增加了结构连续倒塌的可能性。钢管再生混凝土柱在其服役过程中也可能遭受爆炸等偶然荷载作用。本文通过开展爆炸试验和数值模拟,研究了方钢管再生混凝土柱的动力响应及剩余承载性能,开展的工作和主要的结论如下:（1）对15根方钢管再生混凝土柱试件开展爆炸试验,探讨了各参数对其破坏形态和动力特性的影响。结论如下:（1）试件主要发生局部破坏;（2）试件的破坏模式受再生骨料取代率影响较小;（3）试件在接触爆炸下发生剪切破坏,且随着爆心距的增大,试件的爆坑大小和深度减小;（4）采用大TNT当量时,试件有从局部破坏发展到弯曲破坏的趋势;（5）随着钢管厚度的增加,试件的爆坑大小和深度减小;（6）试件的应变和残余挠度与再生骨料取代率、TNT当量呈正相关,与爆心距、钢管厚度呈负相关。（2）采用数值模拟方法,进一步探究其在爆炸荷载下的动力响应,对模型的有效性进行验证并开展参数化分析。结论如下:（1）试件的应力分布关于跨中横截面对称,应力较大区域为跨中和两端,而两者间的过渡区域较小,表明柱中及柱端为易损部位;（2）核心混凝土的耗能率约为80%,其在爆炸耗能中占主导地位;（3）试件的跨中挠度与再生骨料取代率和柱高呈正相关,与钢管厚度和钢材强度呈负相关;（4）同材料用量时,圆柱的抗爆性能优于方柱,同迎爆面面积时,方柱的抗爆性能优于圆柱。（3）对9根爆损试件和3根无损试件开展轴压试验,并采用剩余承载力指标评估损伤程度。结论如下:（1）爆损试件和无损试件在轴向荷载下均发生剪切破坏,产生了明显的剪切破坏线;（2）爆损试件的极限承载力明显低于无损试件,其损伤程度与再生骨料取代率和TNT当量呈正相关,与爆心距和钢管厚度呈负相关;（3）通过损伤评估发现,爆损试件的承载力丧失范围约为1.9%–32.1%;（4）再生骨料取代率高于70%的柱子遭受中度破坏,而取代率低于70%的柱子仅受到轻微破坏;（5）当套箍系数大于1.3时,爆损试件的剩余承载力未显著提高,但增加了材料成本,存在一定的局限性。
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