【摘 要】
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密实增强混凝土(Compact reinforced concrete,论文中简称CRC)是一种超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete,论文中简称UHPC),它具有超高强度、超强的耐久性以及优异的力学性能,因此具有广阔的应用前景,尤其在高耸及大跨结构、海洋平台等处于复杂环境的结构中进行使用更是诸多学者的研究热点。然而,随着CRC强度的提高,其脆性进一步增加,
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密实增强混凝土(Compact reinforced concrete,论文中简称CRC)是一种超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete,论文中简称UHPC),它具有超高强度、超强的耐久性以及优异的力学性能,因此具有广阔的应用前景,尤其在高耸及大跨结构、海洋平台等处于复杂环境的结构中进行使用更是诸多学者的研究热点。然而,随着CRC强度的提高,其脆性进一步增加,使得这种材料在实际工程中使用时会受到一定的限制,因此研究钢管约束CRC的轴压力学性能以及钢管约束时的本构关系模型具有非常重要的理论和实用意义。另外,由于CRC的成本较高,为了有效利用内蒙古地区丰富的沙漠资源,缓解沙害利于环保,本文将风积沙等体积替代石英砂掺入CRC中,研究风积沙对CRC力学性能的影响也是非常有意义的。基于此,本文取钢纤维掺量、套箍系数和风积沙掺量为变化参数,对方钢管约束CRC进行了轴心受压试验,并建立了考虑变化参数的方钢管约束CRC的本构关系模型,本文研究成果可为今后的实际工程提供可靠的理论依据。利用修正的Andreasen和Andersen级配曲线得出石英砂的最优级配,采用最大堆积密度理论计算出水泥和硅灰的质量比,利用单掺试验选取最优砂胶比,通过多指标正交试验得到立方体抗压强度为120MPa的CRC的最优配合比。通过6组非约束CRC和18组方钢管约束CRC的轴心受压加载试验,研究了方钢管约束CRC的破坏机理和特征、承载力、荷载-变形关系、荷载-应变关系以及荷载-横向变形系数关系,并与非约束CRC的力学性能进行了对比。结果表明,方钢管约束CRC的破坏形态为腰鼓型破坏,并伴随着试件端部的焊缝撕裂,破坏形态完全不同于非约束CRC,仅与套箍系数相关联。钢纤维掺量和风积沙掺量对方钢管约束CRC的破坏形态没有影响,但其对试件的承载力和荷载-变形关系的影响显著。在试验研究基础上,得到了非约束CRC和方钢管约束CRC应力-应变曲线特征值的建议计算公式,在对比国内外钢管约束混凝土本构模型的基础上,基于本文试验研究成果,提出了方钢管约束CRC的本构关系模型。
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