钢管钢渣混凝土的弯曲性能研究

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钢渣混凝土是指由钢渣颗粒取代部分或全部天然骨料或由钢渣粉取代部分水泥配制而成的混凝土,可改善混凝土的性能、降低工程造价、实现钢渣高附加值利用,然而钢渣中的不稳定成份也会导致混凝土产生体积膨胀,因此,现阶段钢渣混凝土的应用需要十分谨慎。钢管钢渣混凝土是指在钢管内填充钢渣混凝土且钢管与钢渣混凝土共同受力的组合构件。钢管钢渣混凝土同样可以充分发挥钢管与钢渣混凝土的优势,弥补各自的缺点,即钢渣混凝土的存在可以避免或延缓钢管的局部屈曲,而外钢管的存在可以有效限制钢渣混凝土在养护和受力阶段的体积膨胀。在实际工程中,当钢管钢渣混凝土用作梁或悬臂构件时,需确定其跨中或端部的受弯承载力和抗弯刚度,同时建立钢管钢渣混凝土压弯构件承载力相关方程时也需要先确定其受弯承载力。因此,有必要深入研究钢管钢渣混凝土的弯曲性能,为有关工程实践提供理论依据。本文通过试验测定和有限元模拟相结合的方法,对弯曲荷载作用下钢管钢渣混凝土的力学性能进行了系统研究,主要完成了以下工作:(1)以截面类型和钢渣骨料取代率为参数,设计完成了8个钢管钢渣混凝土试件和2个钢管普通混凝土对比试件的四点弯曲试验,重点考察了不同钢渣骨料取代率情况下试件的破坏形态、弯矩-变形曲线、受弯承载力和弹性抗弯刚度;(2)基于现有钢材本构模型和课题组建立的考虑钢渣骨料取代率影响的钢渣混凝土本构模型,利用通用软件ABAQUS建立了钢管钢渣混凝土弯曲性能分析的有限元模型,模拟得到的试件破坏形态、弯矩-变形曲线、受弯承载力和弹性抗弯刚度与实测结果总体符合程度较好;(3)采用经试验结果验证的有限元模型,进一步考察了截面含钢率、钢材屈服强度、基准混凝土强度和钢渣骨料取代率等参数对钢管钢渣混凝土的弯曲性能的影响;(4)在系统参数分析结果的基础上,提出了计算钢管钢渣混凝土受弯承载力的简化公式,与现有钢管普通混凝土结构技术标准中的公式相比,本文的简化公式更适于计算钢管钢渣混凝土的受弯承载力。
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