方钢管再生混凝土组合短柱的承载力计算方法探讨

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发布时间：2021-09-11

资料介绍

方钢管再生混凝土组金的丞篁法过
Discussion about Bearing Capacity Calculation Method of Recycled Concrete Filled
Square Steel Tube Columns
纵超 (华侨大学厦门工学院，福建厦门361000)
摘要：通过简述方钢管再生混凝土短枉的研究现状，进而分析国内
外规范关于钢管再生混凝土短枉的计算方法，给出方钢管再生混凝土
组合短柱受压的实用计算公式。
关键词：方钢管；再生混凝土；组合短柱；计算方法
中图分类号：TU392．3 文献标识码：A
文章编号：1 007—7359(201 5)03-01 59-03
0 前言
目前，对普通钢管混凝土短柱的轴压承载性能的研究已经
比较深入了，但是对于钢管再生混凝土组合短柱的研究仍然少
见报道，尤其是关于钢管再生混凝土组合短柱的承载性的研究
更是非常有限。实验表明，再生混凝土的取代率对于方钢管再
生混凝土轴压短柱的承载性能有很大的影响，随着再生混凝土
取代率的提高，核心混凝土强度不断降低，而方钢管再生混凝
土组合短柱的轴压承载力也是呈降低的趋势。因此在推导方钢
管一再生混凝土轴压短柱的承载公式的时候必须引入混凝土
取代率这个参数。同时，套箍系数也是影响方钢管再生混凝土
轴压承载力的一个重要因素。随着套箍系数的增加，核心混凝
土的强度随之增加，因而方钢管一再生混凝土的承载力也随之
增加。本文结合已有的各国的规范当中关于普通混凝土短柱轴
压承载力的计算方法，并考虑到再生混凝土取代率及套箍系数
的影响，探讨方钢管再生混凝土组合短柱的轴压承载力的计算
方法。
1 国内外研究概况
El本、美国和欧洲等发达国家对废弃混凝土资源化的研究
较早，主要集中在对再生骨料和再生混凝土基本性能的研究上，
并已有成功应用于刚性路面和建筑结构的例子。近年来，国内
的一些专家学者在这方面进行了一些基础性研究，并在住宅楼
中初步应用再生混凝土。研究结果表明：与相同配合比的天然
骨料混凝土相比，再生混凝土具有水灰比大、表观密度小、孔隙
多、强度和弹性模量低、收缩和徐变大、流动性差等缺点，且技
术上缺少较完善的再生骨料和再生混凝土技术规程或标准，因
此还只能在一些次要结构或非承重结构中应用，极大地阻碍了
再生混凝土在实际结构中的应用。此外，与普通混凝土相比，再
生混凝土具有自重轻、导热系数小和脆性低等优点。通过对国
内外大量文献的分析与研究，对各国再生混凝土技术开发与研
作者简介：纵超(1984一)，男，安徽淮北人，毕业于华侨大学，硕士；助
教，主要从事结构工程专业的教学工作。
究的进展进行了综述，主要包括：再生骨料的生产工艺；再生混
凝土的配合比；再生混凝土的物理性能；再生混凝土耐久性；再
生混凝土抗拉强度、抗压强度、坍落度、表观密度等基本性能及
再生混凝土结构的性能等。同时，提出了再生混凝土结构技术
需要进一步研究的课题。
Konno[1】埘等研究了钢管约束再生混凝土构件的力学性能，
并与钢管约束普通混凝土构件进行了比较，进行了理论分析。
试验共进行了包括钢管约束普通混凝土在内的10个试件的研
究，混凝土的强度从17．2MPa 49．7MPa。研究结果表明，钢管约
束再生混凝土构件的力学性能与钢管约束普通混凝土类似，且
具有良好的延性，但该类构件在刚度和承载力方面有降低的趋
势，分析认为主要原因是再生混凝土的强度和弹性模量都低于
相同配合比的普通混凝土。
福州大学杨有福教授p课题组为了全面考察钢管再生混凝
土构件在一次加载下的静力性能，先后做了一系列的试验研究，
包括钢管混凝土轴压短柱试验、圆钢管再生混凝土柱试验、钢
管再生混凝土纯弯构件试验，分析比较了方形截面和圆形截面
在不同的粗骨料取代率下，钢管再生混凝土的荷载一变形关
系、强度承载力以及柱的偏心矩、梁的弯矩和扰度等因素的变
化规律。研究表明，钢管再生混凝土构件与钢管普通混凝土构
件的力学性能类似，但由于再生混凝土的强度和弹性模量低于
相同配合比的普通混凝土，致使钢管再生混凝土构件的承载
力、轴压短柱弹性模量和纯弯构件刚度均低于相应的钢管普通
混凝土构件。另外长期荷载作用下钢管再生混凝土构件的变形
特性试验|41的结果表明，钢管再生混凝土中核心再生混凝土的
收缩变形特性和长期荷载作用下的纵向变形随时间变化规律，
与相应钢管普通混凝土类似，但其值总是前者高于后者。
吴波等日通过1 7根试件的轴压试验，考察钢管再生混合短
柱与钢管混凝土短柱的7d和28d轴向受力行为，比较二者的
刚度、强度和延性。根据国内外钢管混凝土结构设计标准，对试
件的抗压承载力进行计算，基于计算结果与试验结果的对比，建
议钢管再生混合短柱的抗压承载力计算公式。研究结果表明：
①虽然钢管再生混合短柱采用了32％～35％的废弃混凝土，但
其轴向受力性能却与全现浇钢管混凝土短柱相当；②根据我国
标准JCJ Ol一89给出的钢管再生混合短柱的抗压承载力计算结
果，与试验结果吻合较好。
2 各国规范中普通混凝土柱的计算方法
目前国内外已有多本规范规定了方、矩形钢管混凝土试件
承载力的验算方法，如美国ACI(2002)t~、13本AIJ(1997)~、英国
BS5400(1979)[s]、欧洲EC4(1994)[9]1)~及我国工程建设标准化协会
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