圆钢管再生混凝土偏压性能退化及影响因素分析

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发布时间：2021-09-05

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圆钢管再生混凝土偏压性能退化及影响因素分析
李卫宁，徐金俊，陈宗平。-一，谭秋虹
(I．广西交通职业技术学院，广西南宁530023；2．广西大学土木建筑工程学院，广西南宁530004；
3．广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室，广西南宁530004)
摘要：为了研究圆钢管再生混凝土在偏心荷载作用下的性能退化规律，以再生粗骨料取代率、长细比和偏心距为变化参数，设
计了15个试件进行静力单调加载试验，在此基础上分析了其变形延性、耗能能力和刚度退化的演化过程。研究结果表明：圆钢
管再生混凝土试件的耗能能力随再生粗骨料取代率的增加而提高，再生混凝土试件的延性比普通混凝土试件的大；长细比在
31．3至38．26时，试件的耗能能力增长较快，而长细比过大则降低其耗能能力；试件的变形延性随长细比的增长而增大，而其弹
性刚度随长细比的增大而呈线性衰减；偏心受压试件的耗能能力总体上大于轴心受压试件，随着偏心距的增大，试件的延性系数
呈稳步增长的趋势；所建议的刚度退化计算模型可为圆钢管再生混凝土受压构件的工程设计提供必要的参考。
关键词：圆钢管再生混凝土；偏压；取代率；耗能；延性；刚度
中图分类号：TU528．01 文献标志码：A 文章编号：1002—3550(2015)07—0044—05
Parameter analysis and pe~ormance degradation on recycled aggregate concrete filled circular steel tube
under eccentric compression
LI Weining ，XUJinjun ，CHEN Zongping ，TAN Qiuhong
(1．Guangxi Traffic Vocational and Technical College，Nanning 530023，China；2．College of Civil Engineering and Architecture
Guangxi university，Nanning 530004，China；3．Key Laboratory of Disaster Prevention and Structural Safety of
Ministry of Education，Guangxi University，Nanning 530004，China)
Abstract：In order to study the performance degradation of recycled aggregate concrete filled circular steel tube under eccentric com—
pression loading，15 specimens with different replacement ratio of recycled coarse aggregate，slenderness ratio and eccentricity were test—
ed under the monotonic static loading．On this basis，the evolutionary process of ductility，energy dissipation and rigidity degeneration
were analyzed．The results show that the energy dissipation of recycled aggregate concrete filled circular steel tube specimens can be en—
hanced with the increasing of recycled coarse aggregate replacement ratio，and the ductility of recycled coarse aggregate specimens is
larger than that of normal concrete specimens．When the slenderness ratio is between 31．3 and 38．26，the energy dissipation of specimens
is enlarged faster．while it can be decreased when the slenderness ratio is too large．An increase of slenderness ratio lead t0 an increase of
the deformation ductility but a decrease of elastic stiffness．The total energy dissipation of specimens under eccentric compression is larger
that that of specimens under axial compression．Wim the increase of eccentric distance．the ductility factor of specimens can be in—
creased steady．The model of rigidity degeneration Can be served as a conference in engineering calculation for design the recycled ag—
gregate concrete filled circular steel tube members．
Key words：recycled aggregate concrete filled circular steel tube；eccentric compression；replacement ratio；energy dissipation；ductility；
stiffness
0 引言
再生混凝土是指将废弃混凝土块经破碎、清洗、分级
和按一定的比例与级配混合、部分或全部代替天然骨料所
制成的混凝土。再生混凝土技术的应用不仅可以减轻废弃
建筑垃圾对环境的污染问题，而且能节约部分自然资源，
进行二次或多次利用⋯。钢管混凝土由于承载力高、抗震
性能好、施工方便等优点正被越来越广泛地应用于工业厂
房、高层和超高层建筑、桥梁及地下工程中，在满足性能要
求的同时也取得了良好的经济效益。将钢管和再生混凝土
有机地结合，从而形成钢管再生混凝土结构，可实现两种
材料的优势互补，使材料得到更为充分合理的应用，具有
重要的理论意义和工程推广价值。
迄今为止，国内外学者对钢管再生混凝土结构已开展
了大量的研究工作，如肖建庄、吴波、吴凤英、陈宗
平、支正东等人对构件的轴压承载性能进行了试验研
收稿日期：2014—10—09
基金项目：国家自然科学基金项目(50908057，51268004)；广西自然科学基金项目(2O12GxNsFAA0532O3，2O13C。(NsFDA019O25)；广西科技攻关项
目(桂科攻12118023—3)；广西理工科学实验中心重点项目(LGZX201102)
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究和理论分析；另有学者通过试验和理论分析得到在再生
混凝土与钢管界面间的黏结滑移性能和受剪承载性
能¨。。等方面的成果。上述研究均认为钢管再生混凝土与
钢管混凝土的最大区别在于其再生与天然粗骨料的配合
比问题，即再生粗骨料取代率的变化是导致再生混凝土各
项性能发生改变的内在原因。然而，钢管再生混凝土构件
的性能及其退化规律是针对此类结构全寿命设计的重要
组成部分，是深入揭示其破坏损伤机理的关键所在。为此，
本试验以偏心荷载作用下的圆钢管再生混凝土构件为研
究对象，通过变换再生粗骨料取代率、长细比以及荷载偏
心距，研究在上述影响因素下该类构件的性能演化机理。
1 试验概况及试验结果
粗骨料取代率( )、长细比(A)和偏心距(e)作为试验变
化参数，其中再生粗骨料取代率分为0、50％、100％三种情
况，试件长细比有31．30、38．26、52．17，偏心距分别考虑
0 mm、15 mm 和30 mm。
试验所用材料为P·O 42．5R级水泥、天然河砂、自来
水以及天然粗骨料和再生粗骨料。再生粗骨料来源于某试
验室的废弃混凝土试件，经破碎、筛分、清洗后而得，天然粗
骨料和再生粗骨料的粒径范围为5~20 mm，连续级配；所用
圆钢管外径D为113．5 mm，壁厚t为3．0 mill，按标准方法测
得钢管的屈服强度为345．9 MPa，极限强度为455．6~tlPa。所
有试件的设计参数见表1。
1．2 加载及加载制度
试验采用1 000 t液压式压力试验机进行加载。为捕
1．1 试件设计及试验材料捉荷载一位移曲线的下降段，采用荷载一位移混合控制的
设计了15个圆钢管再生混凝土柱试件，考虑了再生加载制度，首先以荷载控制，分级加载，每级加载值取预估