鋼管再生混凝土構(gòu)件及其框架的抗震性能研究.pdf

1、鋼管再生混凝土結(jié)構(gòu)是鋼管普通混凝土結(jié)構(gòu)和再生混凝土結(jié)構(gòu)相結(jié)合而產(chǎn)生的一種新型結(jié)構(gòu)體系,它不僅繼承了鋼管普通混凝土結(jié)構(gòu)的承載力高、抗震性能好等優(yōu)點,而且有效地解決了建筑垃圾的資源化再利用問題。課題組已對鋼管再生混凝土構(gòu)件的基本受壓性能進行了研究,在此基礎(chǔ)上本文對鋼管再生混凝土構(gòu)件及其框架的抗震性能進行了深入、系統(tǒng)的研究。
　　以再生粗骨料取代率、長細比、軸壓比和含鋼率為變化參數(shù),進行了低周反復(fù)荷載作用下10個圓形和6個方形鋼管再生混

2、凝土柱試件的抗震試驗。觀察了試件受力的全過程和破壞形態(tài),獲取了滯回曲線、骨架曲線、延性、耗能、強度衰減和剛度退化等各項抗震性能指標。結(jié)果表明:試件的滯回曲線飽滿;圓形試件的位移延性系數(shù)大于3,方形試件接近3;圓形試件破壞時位移轉(zhuǎn)角介于1/28～1/17之間,方形試件介于1/21～1/17之間;破壞時圓形試件的等效粘滯阻尼系數(shù)介于0.305~0.460之間;方形試件介于0.323～0.360之間;基于抗震性能指標需求,再生混凝土用于鋼管混

3、凝土工程承重結(jié)構(gòu)之中是可行的。
　　以100％為再生粗骨料取代率,進行了低周反復(fù)荷載作用下一榀圓鋼管再生混凝土柱-鋼筋再生混凝土梁和一榀方鋼管再生混凝土柱-鋼筋再生混凝土梁框架試件的抗震試驗。結(jié)果表明:框架在設(shè)計方法上滿足了“強柱弱梁、強剪弱彎、強節(jié)點,弱構(gòu)件”等抗震設(shè)計要求;框架滯回曲線對稱,呈現(xiàn)出比較飽滿的梭形;框架位移延性系數(shù)均大于3;圓形試件破壞位移轉(zhuǎn)角為1/33,方形試件為1/24;破壞時圓形試件等效粘滯阻尼系數(shù)為0.2

4、43,方形試件為0.216。鋼管再生混凝土柱-鋼筋再生混凝土梁框架表現(xiàn)出了良好的抗震性能。
　　根據(jù)等效塑性鉸理論,計算得到的圓形鋼管再生混凝土柱試件的塑性鉸長度介于(0.45~0.95)h之間,方形試件介于(0.65~0.75)h之間;通過采用定點指向、位移幅值承載力突降、模型軟化點等特殊處理方法,建立了低周反復(fù)荷載作用下鋼管再生混凝土構(gòu)件的三折線恢復(fù)力模型,較好地反映了構(gòu)件荷載與位移的滯回關(guān)系;通過引入多種地震損傷評估模型,全

5、方位的評價了鋼管再生混凝土構(gòu)件損傷發(fā)展過程和抗震能力。
　　考慮了取代率影響因子,修正了現(xiàn)有的核心混凝土的受壓本構(gòu)關(guān)系,并采用有限元軟件Abaqus對鋼管再生混凝土構(gòu)件進行抗震性能分析,計算得到的滯回曲線與實測結(jié)果吻合較好。在現(xiàn)有有限元模型的基礎(chǔ)之上,進行了抗震性能拓展分析,得到了不同單參數(shù)變化試件的抗震性能指標,探討了再生粗骨料取代率、含鋼率、鋼材牌號、軸壓比、長細比以及截面高寬比對抗震性能指標的影響規(guī)律。
　　根據(jù)實測滯

6、回曲線、骨架曲線以及剛度退化規(guī)律,建立了低周反復(fù)荷載作用下鋼管再生混凝土框架的三折線恢復(fù)力模型,較好地反映了框架荷載與位移的滯回關(guān)系;基于試驗結(jié)果,探討了單層單跨鋼管再生混凝土框架的層間受剪承載力的設(shè)計計算方法;通過引入基于變形和累積耗能控制的雙參數(shù)地震損傷模型,有效的評價了鋼管再生混凝土框架損傷發(fā)展過程和抗震能力;基于性能設(shè)計,劃分鋼管再生混凝土結(jié)構(gòu)的性能水準為正常使用、暫時使用、修復(fù)后使用、生命安全和防止倒塌五檔,選用水平位移角和損