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钢管自密实再生混凝土作为一种新型组合结构,将自密实混凝土、再生混凝土和钢管混凝土结合在一起,发挥各自的优点,弥补各自的不足,具有重要的工程应用价值。本文深入地研究了高强自密实再生混凝土的配合比设计方法、工作性能和力学性能以及钢管自密实再生混凝土短柱在轴心受压和偏心受压状态下的力学行为,为钢管自密实再生混凝土的工程应用提供了理论依据和科学支撑。本文的主要内容如下:(1)高强自密实再生混凝土的制备建议结合固定砂石体积含量法和自由水灰比法进行高强自密实再生混凝土的配合比设计。依据建议的配合比设计方法确定高强自密实再生混凝土的计算配合比,同时结合工作性能试验和力学性能试验进行配合比的调整并确定最终配合比,使用再生粗骨料替代天然粗骨料制备出工作性能满足二级自密实性能的要求且强度等级达到C60的高强自密实再生混凝土。(2)高强自密实再生混凝土的工作性能研究开展了坍落扩展度试验、扩展时间T500试验和U型箱试验,研究再生骨料替代率对高强自密实再生混凝土的工作性能的影响。试验结果表明:随着再生骨料替代率的增加,高强自密实再生混凝土拌合物的流动性能、填充性能和间隙通过性能均有所降低,但是高强自密实再生混凝土拌合物的粘聚性能有所增强,再生骨料对自密实再生混凝土拌合物的抗离析性能无显著影响。不同再生骨料替代率的高强自密实再生混凝土的工作性能指标均能满足二级自密实性能的要求,完全能够用于一般的钢筋混凝土结构中。(3)高强自密实再生混凝土的力学性能研究开展了高强自密实再生混凝土的力学性能试验,研究再生骨料替代率对其抗压强度、抗拉强度和弹性模量等力学性能的影响。试验结果表明:高强自密实再生混凝土立方体受压、棱柱体受压和劈裂受拉的破坏形态与普通混凝土相似:高强自密实再生混凝土的立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度、弹性模量等力学性能随着再生骨料替代率的增加而降低;高强自密实再生混凝土的峰值应变随着再生骨料替代率的增加而增大;再生骨料替代率对高强自密实再生混凝土泊松比的影响较小。基于试验数据的统计分析,提出了高强自密实再生混凝土的立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度、弹性模量、峰值应变之间的换算公式。(4)钢管自密实再生混凝土轴压短柱的力学行为试验研究开展了钢管自密实再生混凝土短柱的轴心受压试验,研究了再生骨料替代率和含钢率对其力学行为的影响规律。试验结果表明:钢管自密实再生混凝土轴压短柱呈现塑性破坏状态;钢管的约束作用提高了核心自密实混凝土的力学性能,圆钢管相对于方钢管对核心自密实再生混凝土的约束作用更好;再生骨料替代率对钢管自密实再生混凝土短柱轴压承载力的影响不显著,但是再生骨料替代率对其峰值应变的影响较为显著;含钢率对钢管自密实再生混凝土短柱的轴压承载力和峰值应变有显著影响。基于统一理论、叠加理论和极限平衡理论分别提出了钢管自密实再生混凝土短柱的轴压承载力计算公式。(5)钢管自密实再生混凝土偏压短柱的力学行为试验研究开展了钢管自密实再生混凝土短柱的偏心受压试验,研究了再生骨料替代率、偏心率和含钢率对其力学行为的影响规律。试验结果表明:钢管自密实再生混凝土偏压短柱由于发生侧向挠曲而破坏;再生骨料替代率对钢管自密实再生混凝土短柱偏压承载力的影响不显著,但是再生骨料替代率对其峰值挠度的影响较显著;偏心率和含钢率对钢管自密实再生混凝土短柱的偏压承载力和峰值挠度有显著影响。基于统一理论和经验系数法分别提出了钢管自密实再生混凝土短柱的偏压承载力计算公式。(6)钢管自密实再生混凝土短柱力学行为的有限元分析提出了核心自密实再生混凝土的等效应力-应变关系模型,建立了钢管自密实再生混凝土短柱的三维非线性有限元模型,模拟钢管自密实再生混凝土短柱在轴压和偏压状态下的力学行为。基于通用有限元软件Abaqus提供的内核脚本程序接口,利用Python语言开发了钢管自密实再生混凝土构件的参数化自动建模程序,实现了有限元分析的参数化和自动化。通过试验研究和有限元分析揭示了钢管自密实再生混凝土短柱在轴压和偏压状态下的力学行为,钢管自密实再生混凝土轴压短柱的力学行为可分为弹性阶段、弹塑性阶段和破坏阶段,钢管自密实再生混凝土偏压短柱的力学行为可分为弹性阶段、弹塑性阶段和下降阶段。