随着我国社会经济的发展,建筑业迅猛发展。进入新世纪后,随着建筑使用年限的逐渐增加,相当大的一部分建筑已经进入了老化阶段,部分建筑甚至已经接近其设计使用年限,且不少建筑也面临着使用条件改变、因灾修复、文物保护等问题,研究一种受力优良的加固方法是一个亟待解决的课题。本文提出一种钢套管再生混凝土加固框架偏压柱的加固方法,该加固方法的特点是,在原框架柱外侧设置钢套管,并在原柱和钢套管间浇灌再生混凝土,使三者可以共同承受外荷载。该新型加固方法的优点包括:可以发挥钢套管约束核心混凝土的优势;可以把我国大量的废弃混凝土作为再生混凝土的粗骨料利用起来,体现“以废补旧,绿色环保”的可持续发展理念;加固效果美观等。为研究钢套管再生混凝土加固柱的偏压力学性能,本文主要开展了以下几方面的创新工作:(1)共设计了12个试件,包括1个未加固钢筋混凝土柱、3个圆形钢套管再生混凝土加固轴压柱、8个圆形钢套管再生混凝土加固偏压柱,分别对三类试件进行试验,研究了其在不同参数下的力学性能。主要研究参数包括再生混凝土粗骨料取代率、原柱轴压比(初应力)、偏心距。试验结果表明,使用钢套管再生混凝土加固原柱后,其承载力、刚度、延性均显著提高,力学性能大大改善。试验证明原柱混凝土和后浇的再生混凝土之间粘结良好,可以共同工作,各取代率下加固柱的承载力及刚度都没有显著的差异,再生混凝土取代率对加固柱承载力和刚度的影响比较小,内填普通混凝土的加固柱和内填再生混凝土的加固柱的力学性能相似。偏心距对加固试件的承载力影响很大,随着偏心距的增大,试件的承载力呈降低趋势,而再生混凝土强度对试件承载力的影响不明显。考虑原柱初始轴压后,试件承载力差别不大。(2)采用通用有限元软件ABAQUS对试验结果进行校核,对再生混凝土粗骨料取代率、原柱轴压比(初应力)、偏心距、再生混凝土强度、钢管厚度、钢管屈服强度、荷载角等七个参数进行参数化分析。结果表明,本文的实体有限元模型能较好模拟试件的受力状态及承载力。影响钢套管再生混凝土加固偏压柱试件承载力的各因素中,偏心距、钢管厚度及钢管屈服强度对加固试件的承载力影响最大,随着偏心距的增大,试件的承载力呈降低趋势,随着钢管厚度和钢管钢管屈服强度的提高,试件的承载力迅速提高。荷载角的改变可在一定程度上影响到加固试件的承载力,而原柱轴压比、再生混凝土强度和粗骨料取代率均对试件承载力的影响规律均不明显。(3)根据试验结果和有限元分析结果,利用欧洲、美国、日本、中国等国的规范、规程和学者的钢管混凝土柱承载力公式计算本文试件的承载力。计算结果表明,欧洲EC4公式对钢套管再生混凝土加固偏压柱承载力的预测能力最好且偏安全,其他公式所预测的结果离散性较高或精度较低。实际工程可参考本文结论,但专门针对钢套管再生混凝土加固偏压柱承载力的计算公式尚需作进一步试验研究后确定。