长期荷载作用下圆钢管再生混凝土柱静动力性能研究

钢管再生混凝土克服了再生混凝土抗压强度低、延性和耗能能力差、收缩徐变大等缺点，兼有钢管混凝土承载力高、抗震性能好、施工方便和再生混凝土节约资源、绿色环保的优点，是将废弃混凝土资源化的有效途径之一，应用前景广阔。研究表明，长期荷载作用将导致钢筋混凝土柱的刚度和耗能能力降低40%以上。而再生混凝土模量低、徐变大，在长期荷载作用下，截面内力发生重分布，使钢管纵向应力显著增大；同时，钢管兼作施工骨架普遍存在较大初应力；两者再与使用荷载作用下的应力相叠加，则可能导致钢管提前进入塑性，甚至发生局部屈曲，从而降低构件承载力和抗震性能。故长期荷载对钢管再生混凝土柱力学性能影响不容忽视，特别是长期荷载作用下的抗震性能研究尚属空白。本项目将对圆钢管再生混凝土长期性能和抗震性能进行深入研究，建立再生混凝土收缩徐变计算模型，提出考虑长期荷载影响的圆钢管再生混凝土柱抗震承载力设计方法，从而完善其计算理论与设计方法。

钢管再生混凝土克服了再生混凝土抗压强度低、延性差、收缩徐变大等缺点，兼有钢管混凝土承载力高、抗震性能好、施工方便和再生混凝土节约资源、绿色环保的优点，应用前景广阔。然而再生混凝土模量低、徐变大，长期荷载作用下，构件截面内力发生重分布，钢管应力显著增大，导致钢管提前进入塑性或屈服，从而降低构件承载力和抗震性能。目前关于长期荷载对钢管再生混凝土柱力学性能影响的研究相对较少，特别是长期荷载作用下的抗震性能研究尚属空白。本项目工作如下：.1）进行再生混凝土的受压力学性能系统试验（150个立方体和60个棱柱体），获得其抗压强度、弹性模量及应力-应变关系曲线，建立了考虑不同再生粗骨料取代率的再生混凝土单轴受压应力-应变关系曲线计算模型。.2）进行再生混凝土徐变试验（40个棱柱体），考察基体混凝土水灰比与目标水灰比对试件徐变性能的影响；建立了考虑基体混凝土水灰比影响的再生混凝土徐变模型，该模型的预测精度高于其它模型，与现有试验结果相差不超过15%。.3）进行钢管再生混凝土长期试验（42个短柱），考察混凝土强度、再生粗骨料取代率和加载龄期对试件长期性能的影响。基于混凝土体积无穷大假设，提出钢管再生混凝土徐变模型，其预测精度高于现有其它模型，与现有试验结果相差不超过10%。通过系统参数分析，确定了有效模量法、平均应力法、龄期调整有效模量法这三种简化计算方法在预测钢管再生混凝土长期性能时的适用范围。.4）通过系统参数分析发现，在常用参数范围内，持荷50年后，钢管再生混凝土的长期变形增幅可达136%，时效作用可使构件的稳定承载力降低约10%，在工程设计中应予以考虑。.5) 设计加工了钢管混凝土柱长期加载持荷和滞回试验的配套装置。进行滞回性能研究，基于试验结果提出了恢复力模型。