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《約束混凝土本構(gòu)關(guān)系試驗》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、研究意義和現(xiàn)狀：隨著哥本哈根會議的結(jié)束，作為最大的發(fā)展中國家——中國遇到越來越大的“碳”減排壓力。橡膠產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展、汽車工業(yè)的迅速崛起，廢舊橡膠的數(shù)量每年以13%的速度遞增。2009年我國的廢輪胎大約為2.3億條，約合645萬噸。橡膠材料不能用熱塑性加工方法進行回收利用，在自然界中很難自行降解。廢輪胎產(chǎn)生的橡膠具有很強的抗熱、抗機械和抗降解性，這都加速了蚊蟲滋生、疾病傳染、帶來了火災(zāi)隱患。廢舊橡膠的回收利用迫在眉睫。阪神地震以后，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的抗震優(yōu)越性在地震中得到有利的證實。鋼管混凝土作為一種組合結(jié)構(gòu)，借助鋼管對核心橡
2、膠混凝土的套箍約束作用，使核心混凝土處于三向受壓狀態(tài)，提高了核心混凝土抗壓承載力，并且由于核心混凝土支撐，限制了外包鋼管的局部屈曲，從而使鋼管混凝土具有承載力高，塑性和韌性好，耐火性能和經(jīng)濟效益好等優(yōu)點，還具有省工省料、施工速度快等優(yōu)越的施工性能。因而鋼管混凝土適應(yīng)了現(xiàn)代土木工程結(jié)構(gòu)向大跨、高聳、重載發(fā)展的趨勢，并且符合現(xiàn)代化施工技術(shù)和工業(yè)化制造要求，發(fā)展前景廣闊。本課題提出了一種新的結(jié)構(gòu)構(gòu)件形式：鋼管橡膠混凝土柱，其能充分利用橡膠的粘彈性耗能性能及鋼管混凝土優(yōu)良的變形性能。設(shè)有鋼管橡膠混凝土柱的框架結(jié)構(gòu)在地震時，既能滿足豎
3、向承載力及變形要求，又能在吸收大量能量。既提高了結(jié)構(gòu)構(gòu)件的性能，又能合理利用廢舊橡膠。本課題具有發(fā)展生態(tài)、綠色環(huán)保等優(yōu)點，實現(xiàn)建筑、資源、環(huán)境可持續(xù)發(fā)展。在罕遇地震作用下，建筑結(jié)構(gòu)難以避免的會進入塑性階段。人們已經(jīng)意識到合理的結(jié)構(gòu)屈服機制對結(jié)構(gòu)抗震具有重要意義。從保證結(jié)構(gòu)整體抗震性能角度出發(fā)，只要最終能使結(jié)構(gòu)形成整體型屈服機制，可不必受框架節(jié)點滿足“強柱弱梁”條件的限制。河野昭彥、徐培蓁針對鋼管混凝土結(jié)構(gòu)提出了允許部分柱屈服的混合機制型框架結(jié)構(gòu)設(shè)計理論。允許屈服的柱采用鋼管橡膠混凝土，可利用內(nèi)填的橡膠顆粒的彈塑性變形充分耗能
4、，從而提高結(jié)構(gòu)的抗震性能。2、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國內(nèi)外學(xué)者在對ConcteteFilledSteelTube（即鋼管混凝土，以下簡稱CFT）構(gòu)件的工作機理和力學(xué)性能研究方面已取得一系列重要成果，自上一世紀(jì)六十年代由前蘇聯(lián)引入我國以來，也取得了大量的研究成果，在我國得到廣泛的應(yīng)用。在CFT結(jié)構(gòu)的基本理論研究方面，鐘善桐[1]提出了“鋼管混凝土統(tǒng)一理論”，把CFT視為統(tǒng)一體，它的工作性能隨著材料的物理參數(shù)，統(tǒng)一體的幾何參數(shù)和截面形式，以及應(yīng)力狀態(tài)的改變而改變。變化是連續(xù)的，相關(guān)的，計算是統(tǒng)一的；在CFT結(jié)構(gòu)的靜力性能研究，建立了基于
5、統(tǒng)一理論的CFT軸壓構(gòu)件、彎曲構(gòu)件、偏壓構(gòu)件等的設(shè)計方法和計算公式，并且在圓鋼管、方鋼管和矩形鋼管混凝土構(gòu)件等方面都取得了相應(yīng)的成果。在CFT柱的抗震性能研究方面，1923年日本關(guān)西地震后，人們發(fā)現(xiàn)CFT結(jié)構(gòu)在該次地震中沒有明顯破壞，1995年阪神地震后，CFT結(jié)構(gòu)更顯示了其抗震優(yōu)越性，研究者對CFT柱的抗震性能進行了大量的實驗研究，但目前對于CFT整體結(jié)構(gòu)抗震性能的研究還較少。河野昭彥、徐培蓁等提出了一種有別于傳統(tǒng)的梁鉸屈服機制的新型屈服機制形式-混合屈服機制。通過彈塑性時程分析，提出了形成整體性屈服機制所需的最小層間柱梁
6、強度比，研究了屈服柱的損傷評價，從而放松了框架結(jié)構(gòu)節(jié)點柱梁強度比的要求。在橡膠混凝土材料性能研究方面，國內(nèi)外學(xué)者也取得了一系列重要成果。自上世紀(jì)九十年代橡膠應(yīng)用到土木工程中以來，橡膠混凝土力學(xué)性能研究方面取得大量研究成果，并得到廣泛應(yīng)用。在彈性橡膠混凝土壓、彎變形性能試驗研究方面，王婧一對普通混凝土、橡膠混凝土及橡膠纖維混凝土進行了單軸受壓及四點彎曲荷載作用下變形性能的試驗研究，得到了各組混凝土的單軸受壓應(yīng)力一應(yīng)變?nèi)€及彎曲荷載作用下的荷載一撓度曲線，確定橡膠及纖維的摻人大大提高了普通水泥混凝土的韌性及變性性能。王濤，洪錦
7、祥等研究了80目橡膠粉在四種摻量(0、30、6O、90kg/m3)下混凝土的拌合物性能、強度、彈性模量和凍融耐久性，確定了橡膠混凝土的力學(xué)性能衰減幅度的大小關(guān)系：抗壓強度損失>軸心抗壓強度損失>抗壓彈性模量損失>彎拉彈性模量損失>彎拉強度損失。橡膠粉能增加混凝土的韌性，其摻量越大，混凝土的韌性越好。國內(nèi)尚未將鋼管與橡膠混凝土兩種材料組合到一起形成鋼管橡膠混凝土的相關(guān)研究。本項目擬通過研究，確定約束橡膠混凝土的本構(gòu)關(guān)系，提出不同橡膠摻量對約束橡膠混凝土的本構(gòu)關(guān)系的影響，建立約束橡膠混凝土本構(gòu)特征參數(shù)方程；研究鋼管橡膠混凝土柱的
8、軸心受壓性能，鋼管橡膠混凝土柱受軸心壓力作用，直至試件破壞研究鋼管橡膠混凝土軸心受壓時的工作機理，研究鋼管橡膠混凝土的受壓承載力性能；研究低周反復(fù)荷載作用下鋼管橡膠混凝土柱的力學(xué)性能。在一定軸力作用下，對鋼管橡膠混凝土柱進行水平反復(fù)加載，考察其抗震性能及耗能性能。結(jié)合試驗結(jié)果，利用計算機數(shù)
