交互被动式约束再生混凝土受力机理研究

Due to the interactive passive action (IPA) mechanism between the outer tube and core concrete and the recycled coarse aggregate (RCA) quantitative effect was considered insufficient in the past confined recycled aggregate concrete (RAC) studies; the theoretical analysis of nonlinear solid mechanics, experimental research and numerical calculation are employed to study the mechanical properties of plain RAC, RAC filled steel tube (RFST) and FRP tube confined RAC (FTCR). Based on the studies, the IPA between outer tube and core concrete and the RCA effect on properties of core RAC would be investigated. The mechanism of the interactive passive confined RAC is studied, and the load-deformation relationships of core concrete and outer tube are analyzed. The main purpose of this study is to establish mechanical constitutive model of core concrete, which includes the effect of IPA and RCA. Finally, using the constitutive model and numerical calculation software to derive the analysis model and design method of confined RAC member. The analysis results and model could provide a basis for the further accurate studies on load deformation behavior of confined RAC member.

针对以往约束再生混凝土未能有效考虑核心混凝土与外部管材之间的交互被动作用机制和再生粗骨料的定量影响，本项目采用非线性固体力学理论分析、试验研究和数值计算相结合的方法，开展对素再生混凝土、钢管再生混凝土和FRP管约束再生混凝土受力性能的研究。以期揭示混凝土与约束材料之间交互被动作用的发展变化规律以及再生粗骨料因素对核心混凝土力学性能的影响，探讨交互被动式约束再生混凝土受力机理，分析核心再生混凝土与外部约束材料的受力-变形发展趋势。重点建立在交互被动作用下考虑再生粗骨料影响的核心混凝土力学本构模型。将本构模型与数值计算软件相结合，推导得出针对约束再生混凝土构件的分析模型和计算方法。所得的分析结论与模型为进一步精确深入研究约束再生混凝土构件的受力变形性能提供了基础。

本项目对钢管再生混凝土和FRP约束再生混凝土的静力性能进行了系统研究。首先完成了再生混凝土单轴及多轴受压性能试验，从材料层次上分析了再生混凝土的力学性能，得出了再生混凝土的受力变形关系全曲线和破坏模式。进而完成了再生混凝土损伤劣化试验研究，依据所编写的相关程序分析了混凝土中形变场的分布、开裂和压碎的发展，探讨了损伤的演化规律。结果表明，对于再生混凝土，其微裂纹开展早于普通混凝土，且同应力条件下再生混凝土中裂纹的数量和面积高于普通混凝土。依据36个约束再生混凝土构件轴压试验，分析了再生粗骨料、套箍系数等参数对试件破坏特征和受力变形性能的影响，得出了受力变形全曲线并探讨其耗能性能力与破坏特点，依据试验结果提出了承载力和应力应变数学关系拟合计算公式。通过相关力学分析，得出了交互被动式约束围压的发展变化趋势。探讨了再生骨料取代率、管壁厚度、材料强度、套箍系数和径厚比等因素对围压应力的影响，分析其对核心混凝土力学性能的影响以及与主动围压之间的差异。分别建立了针对外部管材和内部核心混凝土的力学本构模型，编写数值程序分析构件的力学性能，计算结果与相关试验结果符合良好，可较好的反映实际构件的受力性能。