钢管再生混凝土柱耐火性能研究

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再生混凝土的有效利用,可解决废弃混凝土的处理问题并节约天然资源,但由于再生骨料的吸水率和孔隙率均高于天然骨料,且再生骨料表面含有一定量的旧水泥砂浆,导致再生混凝土的性能通常低于采用天然骨料的普通混凝土。为了促进再生混凝土在工程中的应用,钢管再生混凝土的概念被提出,即:将再生混凝土填充到空钢管中,利用钢管与核心再生混凝土之间的相互作用,能充分发挥两种材料的优势并弥补其各自缺点。然而,由于外钢管的耐火性能较差,可能导致火灾下钢管再生混凝土构件发生破坏,从而影响结构的安全。因此,有必要研究钢管再生混凝土构件的耐火性能,为实际工程中钢管再生混凝土结构的抗火设计提供依据。本文基于试验和理论模拟,对钢管再生混凝土柱的耐火性能进行研究,主要完成以下几个方面的工作:(1)综述了相关课题的研究现状,包括:再生混凝土的高温性能、钢管再生混凝土构件的常温力学性能和钢管混凝土柱的耐火性能。(2)以再生粗骨料取代率、轴压比和防火保护层厚度为主要参数,设计并完成了9个钢管再生混凝土柱耐火性能的试验研究,考察了上述参数对钢管再生混凝土柱耐火性能的影响。(3)在确定高温下核心再生混凝土和钢材本构模型的基础上,利用有限元软件ABAQUS建立了火灾下钢管再生混凝土柱耐火性能理论分析模型,模拟结果与试验结果总体吻合较好。(4)利用经试验结果验证的理论模型,系统分析了受火时间、截面尺寸、构件长细比、再生粗骨料取代率、含钢率、钢材屈服强度、混凝土强度和荷载偏心率对标准火灾作用下钢管再生混凝土柱承载力系数的影响。
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