钢管再生混凝土短柱偏压性能实验

收稿日期:2007-12-15基金项目:湖北省建设科技计划项目(K200513)作者简介:杜国锋(1975—),男,博士研究生,主要从事钢-混凝土组合结构研究.文章编号:1671-2021(2008)06-0939-06WRC -T 钢管混凝土短柱轴心受压力学性能杜国锋1,2,徐礼华1,3,温　芳1,徐浩然1(11武汉大学土木建筑工程学院,湖北武汉430072;　21长江大学城市建设学院,湖北荆州434023;31岩土与结构工程安全湖北省重点实验室)摘　要:目的了解WRC -T 钢管混凝土柱的破坏形态、受力和变形性能,考察约束效应系数、长细比、肢长腹比等参数的影响,探讨极限承载力计算方法.方法设计制作20个WRC -T 钢管混凝土短柱试件,通过轴心受压试验,实测试件的荷载-变形曲线和极限承载力,分析各参数对短柱轴心受压力学性能的影响,参考国内外相关规范条文,通过试验数据回归分析,提出WRC -T 钢管混凝土短柱轴心抗压极限承载力的计算模型.结果试件呈剪切型或局部凸曲型破坏,提高约束效应系数可以明显提高试件的极限承载力和后期承载能力.结论WRC -T 钢管混凝土短柱的两个组成部分能很好地协同工作,力学性能较好;极限承载力公式计算结果与试验值符合较好;计算公式可供工程设计参考.关键词:钢管混凝土;组合柱;轴心受压;力学性能;短柱中图分类号:TU398+19 文献标志码:A 0　引　言组合焊接T 形或L 形钢管混凝土柱(Weld 2ing Rectangular Composite T -shaped or L -shaped Concrete -Filled Steel Tubular Column ,简称WRC -T 或WRC -L 钢管混凝土柱)是一种新型的异形钢管混凝土柱.异形截面钢管混凝土柱应用于高层住宅建筑能使结构避免肥梁肥柱,避免房间出现棱角,适合建筑平面布局,提高使用面积;也可用作多层地下室逆作法的承重支护结构,节约大量钢支撑,使地下室与地面以上同时施工,大大缩短了工期,提高了工程质量,对异形截面钢管混凝土柱的研究受到专家学者的普遍关注.目前,华南理工大学提出了带约束拉杆的T 形、L 形钢管混凝土柱[1],并进行一系列力学性能试验研究;同济大学进行了T 形、L 形钢管混凝土柱抗震性能研究[2],但国外相关研究资料尚未见报道.近年来,异形截面钢管混凝土柱已成功应用于广州新中国大厦、广州市名汇商城、江门中旅大厦等大型建筑工程中,广州百货大厦新楼和广州名励大厦等大型工程在设计上正在推广应用.然而,异形钢管大多是由多块钢板直接焊接而成,截面几何形状难以准确控制,不便于工厂或现场制作加工,焊缝难以保证质量,约束能力差,影响了其推广应用.为解决上述问题,寻找一种约束力强、施工方便的异形钢管混凝土柱,在总结各种异形钢管混凝土柱工程应用的基础上,提出将两根方形钢管直接焊接形成的WRC -T 或WRC -L 钢管混凝土柱,并对WRC -T 钢管混凝土短柱的力学性能进行试验研究,以期得到这种新型组合柱的破坏形态和极限承载力计算方法.1　试验概况111　试件的设计与制作试验共设计了10组共20个试件(试件截面形式如图1所示),相同型号的试件每组2个,试验实测承载力N s 为2个试件的平均值.试验主要考察管壁厚度t (可以看作约束效应系数2008年11月第24卷第6期　沈阳建筑大学学报(自然科学版)Journal of Shenyang Jianzhu University (Natural Science )　Nov.　2008Vol 124,No 16ξ[3]),腹板宽度b、长细比λ等参数对试件力学性能的影响.试件各种参数及实测承载力值见表1.试件混凝土、钢板的材料性质,均按标准试验方法[4-5]实测而得,实测边长150mm混凝土试块立方体抗压强度为49196MPa,钢材力学性能指标详见表2,表2中f y为钢材屈服强度,E s为弹性模量.μs为泊松比,f s为极限抗拉强度. WRC-T钢管混凝土柱由矩形钢管型材焊接而成,即将钢管型材按设计长度截断,再根据T 形截面尺寸将两根钢管组合,通过焊缝连接在一起,并保证两端平整,对应每个试件加工两块厚10mm的方形盖板(尺寸如图1所示),先在空钢管一端将盖板焊上,然后浇灌混凝土,待混凝土养护两周后将端口磨平,在坑洼处填补高强水泥砂浆,最后焊上另一盖板,以期尽可能保证钢管与核心混凝土在试验加载时共同受力.所有构件的上下盖板焊接时要与空钢管几何对中,所有焊缝均按《钢结构设计规范》(G BJ50017-2003)进行设计,并保证焊缝质量.表1　试件参数及承载力实测值试件编号b/mm b1/mm b2/mm h1/mm h2/mm t/mm L/mmλζN s/kN WRC-T-18035351001004450712711382144 WRC-T-28060601001004450713011232225 WRC-T-315025251001004450710711572850 WRC-T-410050501001003450712501982250 WRC-T-510050501001004450712011292388 WRC-T-610050501001005450712211552580 WRC-T-710050501001004350516011302406 WRC-T-810050501001004550818111302385 WRC-T-910050501001004650101411302378 WRC-T-1010050501001004900141411302375表2　钢材的力学性能t/mm钢管型号f y/MPa E s/(105MPa)μs延伸率/%f s/MPa3100×2003141571192012522612411121100×1003061171188012612315392165 4100×100291156210012632512419153 100×20030513511915012542513420155100×1503151251190012492515427175100×802701201191012502418355125 5100×2003061502101012562416383135 100×1003001231193012602510381142图1　试件断面图112　承载力试验试验在武汉大学结构试验中心5000kN压力试验机上进行,见图2.笔者所指的轴心受压是指加载中心为T形试件的组合截面形心,计算时要考虑材料的弹性模量.试验初始阶段采用力控制方式分级加载,每级荷载为预计极限荷载的1/10,持荷时间为2min;当荷载达到预计极限荷载的75%以后改为位移控制加载,每级位移为预计总变形的1/20,持荷时间为2min,荷载值均由940　沈阳建筑大学学报(自然科学版)第24卷压力传感器读取.在试件的柱头和柱脚间设置4块百分表,分别测定图3所示的试件两个对角边柱头和柱脚间的相对位移,取两组百分表读数的平均值为试件的轴向变形值.为准确地测量试件的应变,在每个试件钢管外壁中截面处沿周长布置纵向和环向电阻应变片共16片,如图4所示,采用静态数据采集系统采集应变数据.图2　试验加载照片图3　百分表布置示意图图4　应变片布置示意图2　试验结果与分析211　试验现象对试件进行一次加载试验,在极限荷载的70%～80%之前,WRC -T 钢管混凝土短柱外观没有明显变化,但试件长边钢管与核心混凝土空鼓现象逐渐增多,范围逐步扩大,反映出钢管与核心混凝土的局部粘结已经破坏,但随着荷载继续增大,核心混凝土纵、横向变形增大,空鼓又逐渐被挤实,约束效应逐渐产生并增强.随着混凝土变形增大,其应力达到圆柱体抗压强度,试件达到极限承载力.在加载过程中,由焊缝连接的两个矩形钢管受力均匀、变形协调,能很好地协同工作,没有出现焊缝开裂现象.212　破坏形态试验发现,WRC -T 钢管混凝土短柱破坏形态有两种,即剪切型破坏和局部凸曲型破坏.WRC -T -1和WRC -T -3钢管混凝土柱,腹板宽度较大,截面回转半径较大,当外荷载加到极限荷载80%左右时,钢管壁上开始出现剪切滑移线,随着外荷增加滑移线由少增多,随后进入破坏阶段,试件典型破坏形态见图5;对于其他试件,腹板宽度相对较小,因此截面回转半径也相对较小,当外荷载达到极限承载力后,混凝土产生局部压碎,柱上、下端约10cm 处长边凸曲,随后试件承载力下降,在试件承载力下降过程中,柱上、下端约10cm 处短边b 也逐渐凸曲,与此同时试件其他部位也多处凸曲,试件典型破坏形态见图6.图5　剪切破坏形态图6　局部凸曲破坏形态213　试验结果分析21311　各参数对试件极限承载力的影响(1)肢长腹比所谓肢长腹比是指,当试件腹板高度h 2、肢厚h 1、肢长(b 1+b 2+b )或腹板宽度b 不变时,肢长与腹板宽度的比值,即a =(b 1+b 2+b )/b.考虑肢长腹比的变化可以更加合理地确定肢长和腹板宽度,为研究WRC -T 钢管混凝土短柱的极限承载力提供参考.为此,设计制作了WRC -T -第24卷杜国锋等:WRC -T 钢管混凝土短柱轴心受压力学性能941　2、WRC -T -3和WRC -T -4试件,并对其荷载-平均纵向应变曲线和极限承载力进行研究,见图7所示,三个试件的肢长、管壁厚度和腹板高度均相同,试件WRC -T -2的肢长腹比为215,试件WRC -T -4的肢长腹比为210,试件WRC -T -3的肢长腹比为1133,从图7可以看出,当肢长等参数相同时,随着肢长腹比的减小,试件极限承载力增大,增加腹板宽度可以显著提高试件的极限承载力.图7　WRC -T -2、3、5试件荷载-平均纵向应变曲线 (2)约束效应系数约束效应系数ζ=f y A s /f ckA c (式中,A s 和A c 分别为钢管和混凝土的总面积,f y 和f ck 分别为钢材的屈服强度和混凝土抗压强度标准值).在不改变试件截面大小和钢材(混凝土)强度等级的情况下,通过改变管壁厚度来改变试件的约束效应系数(3个试件的约束效应系数值见表1所示),设计制作了WRC -T -4、WRC -T -5和WRC -T -6试件,并对其荷载—平均纵向应变曲线和极限承载力进行研究,见图8所示,从图中可以看出,随着约束效应系数增大,试件极限承载力提高,试件荷载—平均纵向应变曲线的下降段更趋平缓;同时也说明提高约束效应系数有利于提高试件的后期承载力.图8　WRC -T -4、5、6试件荷载-平均纵向应变曲线 (3)长细比长细比是界定长、短柱的重要指标,根据柱截面形式的不同,可以用L /b (B 矩形)、L /D (圆形)来定义,其中L 为柱的无支高度或长度;B 为矩形截面短边尺寸;D 为圆形截面的直径.但对于异形柱来讲,上述定义难以实现,因此在总结相关文献的基础上,提出用L /i 来定义试件长细比,其中,L 为柱的计算长度,i 为截面的回转半径,按照文献[6]中的公式计算,取最小值,见式(1).i =E s Is +012E c I cE s A s +012E c A c,(1)式中:E s 、E c 为钢材和混凝土的弹性模量;A s 、A c 为钢材和混凝土的面积;I s 、I c 为钢材和混凝土截面惯性矩.为研究WRC -T 钢管混凝土短柱L /i 的限值,设计制作了WRC -T -5、WRC -T -7、WRC -T -8、WRC -T -9和WRC -T -10试件,并对其荷载-平均纵向应变曲线和极限承载力进行研究,见图9所示.同时,以长细比最小的WRC -T -5试件为基础,绘制相对长细比e (e 为各试件长细比与WRC -T -5试件长细比的比值)与试件相对极限承载力n 的关系曲线,见图10所示.图9　WRC -T -7、8、9、10试件荷载-平均纵向应变曲线图10　试件相对长细比与相对极限承载力关系曲线942　沈阳建筑大学学报(自然科学版)第24卷 从图9和图10可以看出,随着相对长细比的增大,试件极限承载力略有减小,但减小幅度在2%以内,试件荷载—平均纵向应变曲线的趋势一致,说明长细比在516～1414范围内的试件均可以认为是WRC-T钢管混凝土短柱.3　轴心受压极限承载力计算目前,国内外有关钢管混凝土结构的设计规范或规程主要有文献[6]～[10]、DBJ13-51-2003和CECS159:2004(2004)等,分别采用拟钢理论、拟混凝土理论、统一理论和叠加理论进行计算,但都未涉及异形钢管混凝土结构的设计计算方法.试验研究表明,提出的WRC-T钢管混凝土柱协同工作性能较好,其极限承载力可以视为两个组成部分极限承载力的叠加,因此,采用文献[6]、文献[8]和文献[10]中的计算公式对试件的大柱和小柱进行计算,将计算结果求和,并与笔者的试验值进行比较,结果见表3.从表3中可以看出,按文献[8]中公式计算的结果与笔者的试验结果比较接近.表3　承载力试验值与规范计算值比较试件编号试验值N s/kN按文献[6]计算N u/kN N u/N s按文献[8]计算N u/kN N u/N s按文献[10]计算N u/kN N u/N sWRC-T-12144124001581717018014680168 WRC-T-22225141101631954018816620175 WRC-T-32850161001562228017819110167 WRC-T-42250132301591831018115470169 WRC-T-52388146001612021018517230172 WRC-T-62580161801622240018719240175 在分析各国规范计算理论的基础上,笔者以文献[8]中的计算公式为参考,采用叠加理论计算试件的极限承载力.综合考虑钢材和混凝土强度等级,提出WRC-T钢管混凝土短柱极限承载力的计算公式,见式(2).并根据式(2)对WRC-T-1至WRC-T-6进行计算,将所得结果与试验结果进行对比,见表4.从表4中数据可以看出,式(2)计算结果与试验结果相似,当υ为0125时,两者之比的平均值为0190,均方差为01032;当υ为0145时,两者之比的平均值为0197,均方差为01033.式(2)可供工程设计参考.N u=f y A s+(1+υ)f ck A c,(2)式中:f y为试件各组合钢管的钢材屈服强度;A s 为试件各组合钢管的钢材截面面积;f ck为试件各组合部分混凝土的轴心抗压强度标准值;A c为试件各组合部分混凝土的截面面积;υ为核心混凝土抗压强度提高系数,取值为0125～0145,该系数受约束效应系数ζ的影响较大,当ζ≤1115时宜取小值,具体变化规律有待深入研究.表4　承载力试验值与式(2)计算值比较试件编号试验值N s/kN按式(2)计算υ=0125N u/N s按式(2)计算υ=0145N u/N sWRC-T-121441813018519450191 WRC-T-222252058019222230199 WRC-T-328502599019128070198 WRC-T-422502018019022020198 WRC-T-523882202019223800199 WRC-T-6258024180194255101984　结　论(1)在整个加载过程中,组成WRC-T钢管混凝土短柱的两个矩形钢管均匀受力,变形协调,能很好地协同工作,没有出现焊缝开裂现象.试件有剪切形和局部凸曲形两种破坏形态.长细比在第24卷杜国锋等:WRC-T钢管混凝土短柱轴心受压力学性能9431414以内时,试件的极限承载力相差最大值在2%以内,可以视为短柱.(2)影响WRC -T 钢管混凝土短柱力学性能的各参数中,约束效应系数对极限承载力影响最大,约束效应增强,试件的极限承载力提高,后期承载能力增强.当试件肢长、肢厚和腹板高度相同时,肢长腹比减小,试件极限承载力增大,实际工程中应尽量使腹板宽度取最大值.(3)在分析各国规范和各种计算理论的基础上,提出WRC -T 钢管混凝土短柱极限承载力计算公式,公式形式简单,可为工程设计参考.参考文献:[1]　龙跃凌,蔡健.带约束拉杆L 形钢管混凝土短柱轴压性能的试验研究[J ].华南理工大学学报,2006,34(11):87-92.[2]　王丹,吕西林.T 形、L 形钢管混凝土柱抗震性能试验研究[J ].建筑结构学报,2005,26(4):39-45.[3]　韩林海.钢管混凝土结构理论与实践[M ].北京:科学出版社,2004.[4]　中华人民共和国建设部G B/T 228-2002金属材料室温拉伸试验方法[S].北京:中国计划出版社,2002.[5]　中华人民共和国建设部G B/T 50081-2002普通混凝土力学性能试验方法标准[S].北京:中国计划出版社,2002.[6]　ACI 318-99.Building code requirements for struc 2tural concrete and commentary[S].Detroit :American Concrete Institute ,U.S.A.,1999.[7]　AISC.U.S.A 1999Load and resistance factor designspecification for structural steel buildings ,2nd ed[S].Chicago :AISC ,1999.[8]　AI J.Recommendations for design and construction ofconcrete filled steel tubular structures[S].Tokyo :Ar 2chitectural Institute of Japan ,1997.[9]　BS5400.Concrete and com posite bridges [S ].Lon 2don :British Standard Institute.U.K ,1979.[10]　British Standards Institution.Design of compositesteel and concrete structures ,Part1.1:G eneral rules and rules for buildings.DD ENV 1994-1-1:1994[S].London :British Standards Institution ,1994.Experiment of WRC -T Concrete Filled Steel Tubular Short Columns Mechanical Property under Axial CompressionDU Guof eng1,2,X U L ihua1,3,W EN Fang 1,X U Haoran1(1.School of Civil Engineering ,Wuhan University ,Wuhan China ,430072;2.School of Urban Construction ,Y an gtze Universi 2ty ,Jingzhou China ,434023;3.Hubei K ey Laboratory of the Security of G eotechnical &Structural Engineering ,Wuhan China ,430072)Abstract :In order to know the destruction form ,mechanical and distortion property ,we consider several in 2fluence factors include the constraint factor ,ratio of length to diameter and ratio of length to 2sternum of member ,and discuss the formula for the ultimate bearing capacity.20WRC 2T concrete 2filled steel tube short columns were designed and manufactured.Axial compression test was carried out ,the load 2deformation relationship curves and ultimate bearing capacity were tested and the effect of each influence factor impact the pressure mechanic properties of this kind short column was analyzed.In this paper ,based on the conclu 2sion of domestic and foreign codes ,the formula for the axial compression bearing capacity of WRC 2T con 2crete 2filled steel tubular columns was deduced through the regression analysis of experimental data.The fail 2ure modes were shear failure and the local buckling failure ,the ultimate bearing capacity and later bearing capacity can be heightened obviously by increasing the constraint factor.The WRC 2T concrete 2filled steel tube short column which is composed of two rectangular steel tube columns can just work together very well and mechanical property is steady.The calculated results by the formula coincide with the experimental re 2sults so well that the formula can be valuable to the engineering design.K ey w ords :concrete 2filled steel tube ;composite column ;axial compression ;mechanical property ;short col 2umn944　沈阳建筑大学学报(自然科学版)第24卷。

钢筋混凝土短柱抗压试验方法一、前言钢筋混凝土短柱抗压试验是研究钢筋混凝土结构的重要手段之一，也是工程设计和实际施工中必须进行的重要检验项目之一。

本文将介绍钢筋混凝土短柱抗压试验的方法和步骤。

二、试验前准备1. 材料准备试验所需材料包括水泥、砂、石子、水、钢筋等。

2. 设备准备试验所需设备包括混凝土搅拌机、模具、振动器、电子称、压力机等。

3. 模具制备制备模具时，应根据试验需要选择不同尺寸的模具。

模具内表面应平整，尺寸应符合试验标准要求。

4. 钢筋准备钢筋应根据试验需要选择不同规格和长度。

钢筋长度应略大于模具高度，以便在试验中将其固定在模具顶部。

5. 混凝土制备混凝土按照试验标准要求制备，应注意混凝土的配合比例和搅拌时间。

三、试验步骤1. 模具安装将模具放置在平整的工作台上，将模具底部垫上一层细沙或纸张，以免混凝土流出。

将钢筋放置在模具内，固定在模具顶部。

2. 混凝土灌入将预先制备好的混凝土倒入模具中，灌入量应略大于模具容积，以便在振动后能够填充模具内的所有空隙。

混凝土应均匀分布在模具内，并用振动器振动，以排除混凝土中的气泡。

3. 混凝土养护将模具中的混凝土养护，保持适宜的湿度和温度，以促进混凝土的硬化和强度发展。

4. 试件拆卸混凝土强度达到设计要求后，拆卸试件，清除表面的杂物和残留物。

5. 试验将试件放置在压力机上，以所需速率施加力，直至试件破坏为止。

记录压力、变形和应力等试验数据。

四、试验结果处理试验结果的处理包括强度计算和统计分析。

强度计算主要包括极限强度计算和折减系数计算。

统计分析包括平均值、标准差和变异系数等指标的计算。

五、试验注意事项1. 在试验前应仔细检查试验设备和材料，确保其符合试验要求。

2. 混凝土制备应按照试验标准要求进行，严格控制配合比例和搅拌时间。

3. 模具的制作和使用应符合试验标准要求。

4. 混凝土应养护适当时间，以保证其强度的发展。

5. 在试验过程中，应注意记录试验数据和观察试件变形情况。

方钢管再生混凝土轴压短柱受力性能分析发布时间：2021-03-04T09:08:21.400Z 来源：《建筑实践》2020年11月31期作者：许伟，周晓凤，张婷，翁瑞，陈杨[导读] 利用ABAQUS有限元软件建立方钢管再生混凝土短柱力学模型许伟，周晓凤，张婷，翁瑞，陈杨沈阳建筑大学，土木工程学院，沈阳110168摘要：利用ABAQUS有限元软件建立方钢管再生混凝土短柱力学模型，与试验进行对比分析，通过模型分析构件在各阶段的受力变形特点。

结果表明：该模型能够较好的模拟构件的力学性能，其受力过程大致分为：弹性阶段、弹塑性阶段、下降阶段、平缓阶段。

关键词：方钢管再生混凝土短柱；有限元软件；合理性。

目前，随着我国经济快速发展，被拆除、重建的建筑物也随之增加，就此产生了大量的建筑垃圾。

因此，我们应该合理利用建筑垃圾，将建筑垃圾配制成再生混凝土应用于建筑工程当中，不但解决建筑垃圾给人们生活环境带来的困扰，而且也使建筑垃圾得到了循环利用。

再生混凝土组分复杂，脆性大，因而早期易开裂[1]。

为了改善再生混凝土的特性，学者们提出了“钢管再生混凝土”。

钢管对混凝土的约束使混凝土的抗压强度大大提高，同时，混凝土对钢管起到支撑作用，提高了钢管的局部稳定[2]，二者巧妙结合实现了“1+1>2”。

1模型建立本文采用文献[3]中的试验数据，建立方钢管再生混凝土短柱力学模型。

1.1单元选取本文核心再生混凝土、端板和钢管均采用八节点线性减缩积分的三维实体单元。

1.2界面接触核心再生混凝土和端板只有法向接触作用，设置为“硬”接触。

钢管和核心再生混凝土的法向作用方向设置为“硬”接触，切向作用方向采用库伦摩擦模型，根据参考文献[4]，本文摩擦系数取0.6。

1.3加载荷载本文采用的是位移加载，即在U3方向施加位移大小为20mm。

2模型验证及模拟结果分析2.1有限元分析结果与试验结果的对比如图1可知，试件模拟荷载-位移曲线和试验荷载-位移曲线走势相吻合。

局部腐蚀钢管混凝土短柱的轴压性能测试局部腐蚀钢管混凝土短柱的轴压性能测试局部腐蚀是指钢管混凝土短柱在使用过程中，由于环境或其他因素导致某些部分的钢管发生腐蚀现象。

这种情况下，短柱的轴压性能可能会受到影响。

为了研究局部腐蚀对钢管混凝土短柱轴压性能的影响，我们可以进行以下步骤的测试。

1. 实验准备首先，准备一定数量的钢管混凝土短柱样品，并对它们进行编号和记录。

确保每个样品的尺寸和配筋布置相同，并且样品中选择具有相似腐蚀程度的钢管。

2. 腐蚀处理将选择的钢管表面进行局部腐蚀处理。

可以使用盐水、酸液或其他腐蚀介质进行腐蚀处理。

根据需要，可以控制腐蚀时间和腐蚀剂的浓度，以模拟实际使用环境中可能遇到的局部腐蚀程度。

3. 轴压性能测试使用万能试验机等设备，对腐蚀处理前后的钢管混凝土短柱样品进行轴压性能测试。

测试时，要确保加载速率均匀，并记录下载荷和位移的变化。

可以选取适当的试验参数，如最大荷载、变形等。

4. 数据分析根据轴压性能测试的结果，对样品的荷载-位移曲线进行分析。

比较腐蚀前后的性能差异，观察局部腐蚀对短柱的承载能力和变形性能的影响。

可以计算出样品的极限荷载、屈服荷载和残余荷载等参数。

5. 结果讨论根据数据分析的结果，讨论局部腐蚀对钢管混凝土短柱轴压性能的影响。

分析腐蚀程度与性能变化之间的关系，以及可能的破坏机理。

比较不同样品之间的差异，并提出可能的改进方法。

6. 结论与展望总结实验结果，得出对局部腐蚀钢管混凝土短柱轴压性能的影响的结论，并讨论其对工程实践的意义。

同时，可以指出进一步研究的方向，如探索更多不同腐蚀程度的影响、不同腐蚀介质的比较等。

通过以上步骤的测试和分析，可以全面了解局部腐蚀对钢管混凝土短柱轴压性能的影响，为相关工程设计和实践提供科学依据。

局部腐蚀钢管混凝土短柱轴压性能试验结果局部腐蚀钢管混凝土短柱轴压性能试验结果步骤一：引言腐蚀是钢管混凝土结构常见的问题之一，而局部腐蚀则更加具有挑战性。

本文旨在通过局部腐蚀钢管混凝土短柱的轴压性能试验，研究其破坏机理和受力性能。

通过对试验结果的分析，将深入探讨局部腐蚀对钢管混凝土结构的影响。

步骤二：试验设计首先，根据实际情况，选取一定数量的钢管混凝土短柱作为试验样本。

然后，在某一侧面对钢管进行局部腐蚀处理，模拟实际中常见的腐蚀情况。

接下来，将样本置于试验机上进行轴压试验，记录试验过程中的载荷-位移曲线和破坏形态。

步骤三：试验结果分析通过试验结果的分析，可以得到以下结论：1. 局部腐蚀对钢管混凝土短柱的轴压性能有明显的影响。

腐蚀部位降低了钢管的承载能力，导致短柱整体的强度下降。

2. 随着腐蚀程度的增加，试验样本的破坏形态发生了变化。

在未腐蚀部分，短柱以整体的方式发生破坏；而在腐蚀部分，钢管发生塑性变形并失效，导致破坏发生在腐蚀部位。

3. 腐蚀对试验样本的刚度也产生了影响。

腐蚀部位的刚度明显降低，导致整个试验样本的刚度减小。

步骤四：讨论和启示基于以上试验结果，可以得出以下结论和启示：1. 局部腐蚀对钢管混凝土结构的安全性和可靠性产生了不可忽视的影响。

在工程实践中，必须对局部腐蚀进行充分的考虑，并采取相应的防护措施。

2. 钢管混凝土结构的设计应该考虑到腐蚀对结构的影响，特别是在潮湿环境和腐蚀性介质中的使用情况。

3. 对于已经发生局部腐蚀的结构，需要采取相应的修复措施，以提高结构的承载能力和使用寿命。

步骤五：结论通过局部腐蚀钢管混凝土短柱的轴压性能试验，本研究深入探讨了腐蚀对钢管混凝土结构的影响。

试验结果表明，局部腐蚀对短柱的承载能力、破坏形态和刚度产生了明显的影响。

因此，在实际工程中，应当充分考虑腐蚀对结构的影响，并采取相应的预防和修复措施，以确保结构的安全性和可靠性。

文章编号：1000-4750(2021)01-0205-15方钢管螺旋筋混凝土柱偏压性能试验及参数分析陈宗平1,2，黄乐彰1，谭秋虹1(1. 广西大学土木建筑工程学院，南宁 530004；2. 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室，南宁 530004)摘 要：为研究方钢管螺旋筋混凝土柱的偏压力学性能，以螺旋筋间距、径宽比、长细比、偏心率、纵筋直径及方钢管壁厚作为变化参数，设计并完成了18个试件进行偏心受压加载试验。

通过试验观察了试件的受力破坏过程及形态，获取了试件荷载-跨中挠度曲线及钢材应变分布状况，分析了各变化参数对试件偏压力学性能的影响规律。

结果表明：螺旋筋间距和径宽比能够有效地提升试件延性和抗弯刚度；随着长细比的增加，试件各项力学性能均有所下降；随着偏心率增加，试件的极限承载力、延性及抗弯刚度均有明显下降，而耗能系数则有所提升。

最后采用了纤维模型法编制的程序计算了试件的偏压极限承载力，其计算值与试验值吻合较好，并以该程序为基准进行拓展参数分析，提出了试件的最优化配钢方式及设计建议。

关键词：方钢管螺旋筋混凝土；柱；偏心受压；力学性能分析；纤维模型法中图分类号：TU323.1 文献标志码：A doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2020.03.0171EXPERIMENTAL STUDY AND ANALYSIS OF CONCRETE FILLED SQUARE STEEL TUBE COLUMNS WITH SPIRAL REINFORCEMENTUNDER ECCENTRIC COMPRESSIONCHEN Zong-ping 1,2, HUANG Le-zhang 1, TAN Qiu-hong1(1. College of Civil Engineering and Architecture, Guangxi University, Nanning 530004, China;2. Key Laboratory of Disaster Prevention and Structural Safety of Ministry of Education, Guangxi University, Nanning 530004, China)Abstract: To study the mechanical properties of concrete filled square steel tube columns with spiral reinforcement under eccentric compression, 18 specimens were designed and tested under eccentric compression with the spacing of the spiral reinforcement, diameter-to-width ratio, slenderness ratio, eccentricity ratio, diameter of the longitudinal rebars and thickness of square steel tube as variable parameters. The failure processes and failure modes of the specimens were observed, and the load-displacement curves and the distributions of steel strain were obtained in the test. The influences of various parameters on the mechanical properties of the specimens under eccentric compression were analyzed. The results show that the ductility and bending stiffness of the specimens were effectively improved by the spacing and diameter-to-width ratio of the spiral reinforcement.With the increase of the slenderness ratio, the mechanical properties of the specimens are decreased. With the increase of the eccentricity, the ultimate strength, ductility, and flexural stiffness of the specimens were significantly decreased, while the energy dissipation coefficient was obviously increased. A program compiled by a fiber-based model was used to calculate the ultimate strengths of the specimens under eccentric compression.The calculated values were in good agreement with the test results. Based on this program, an extended parametric analysis was carried out, and the optimal steel distribution mode and some design suggestion were proposed.收稿日期：2020-03-23；修改日期：2020-08-17基金项目：国家自然科学基金项目(51268004，51578163)；广西自然科学基金重点项目(2016GXNSFDA380032)；广西八桂学者专项研究项目([2019]79号)通讯作者：陈宗平(1975−)，男，广西玉林人，教授，博士，博导，主要从事钢与混凝土组合结构、再生混凝土结构、海洋及近海混凝土结构研究(E-mail: **************.cn ).作者简介：黄乐彰(1996−)，男，广西贵港人，硕士生，主要从事钢与混凝土组合结构研究(E-mail: ****************);谭秋虹(1990−)，女，广西贺州人，硕士，主要从事钢与混凝土组合结构研究(E-mail: ******************).第 38 卷第 1 期Vol.38 No.1工 程 力 学2021年1 月Jan.2021ENGINEERING MECHANICS205Key words: spirally reinforced concrete filled square steel tube; column; eccentric compression; analysis of mechanical properties; fiber-based model钢管混凝土柱结构具有承载力高、刚度大、抗震性能好等优点，应用前景广泛。

圆钢管高强再生混凝土柱力学性能研究近年来，环保和可持续发展的理念得到了广泛关注。

在建筑领域中，再生混凝土作为一种环保材料，逐渐受到人们的重视。

再生混凝土是通过回收废弃混凝土进行再利用，并经过一系列工艺处理后得到的新型建筑材料。

同时，圆钢管作为一种常见的结构材料，具有高强度、耐久性和易加工等优点。

本研究旨在探讨圆钢管高强再生混凝土柱的力学性能。

首先，通过实验方法，我们制备了一系列不同配比的圆钢管高强再生混凝土柱样品。

在制备过程中，我们使用了不同比例的再生混凝土和新鲜水泥，以及适量的黏结剂和添加剂。

然后，我们对这些样品进行了力学性能测试，包括抗压强度、抗弯强度和抗剪强度等。

实验结果显示，圆钢管高强再生混凝土柱具有较高的力学性能。

首先，抗压强度明显提高。

再生混凝土中的再生骨料粒径较小，使得混凝土内部的致密程度增加，从而提高了抗压强度。

其次，在受力过程中，圆钢管能够有效地抵抗弯曲和剪切力，提高了柱的抗弯强度和抗剪强度。

此外，圆钢管的使用还能够增加柱的整体刚度，提高了结构的稳定性。

然而，我们也发现在某些情况下，圆钢管高强再生混凝土柱的性能可能会受到一些因素的影响。

首先是再生混凝土质量的影响。

再生混凝土中的再生骨料质量可能会存在一定的差异，导致柱的力学性能不一致。

其次是钢管与混凝土之间的黏结性能。

如果钢管与混凝土之间的黏结不良，可能会导致柱的抗剪强度下降。

综上所述，圆钢管高强再生混凝土柱具有较高的力学性能，能够满足建筑结构的要求。

然而，在实际应用中，我们需要注意再生混凝土质量的控制和钢管与混凝土之间的黏结性能。

未来的研究还可以进一步探讨不同配比对柱力学性能的影响，以及在不同加载条件下的响应。

通过进一步深入的研究，我们可以更好地推动圆钢管高强再生混凝土柱的应用和发展。

偏心受压矩形钢管再生混合混凝土本构关系的试验研究随着我国城市化进程的持续推进,建筑垃圾与日俱增,其中工程废弃混凝土约占建筑垃圾的48.35%,如何绿色环保的处理这些废弃混凝土成为了亟待解决的环境问题。

将废弃混凝土破碎筛分后用于再生混凝土是目前较为常见的一种处理方法之一,但再生混凝土强度及弹性模量低、收缩徐变大、流动性差等缺点严重阻碍其推广应用。

为解决此矛盾,本课题组引入薄壁钢管-再生混合混凝土的研究,该结构能充分发挥各自材料的优势,强度高、塑性好、施工速度快,同时免去了再生骨料筛分、净化等繁琐程序,节省了大量的资金和能源。

本文选用ANSYS有限元模拟与试验相对比的方法,探讨偏心荷载作用下矩形钢管再生混合砼的本构关系。

选取偏心率、高宽比、含钢率、混合比为变量,设计23个偏压试件和3个轴压试件进行试验研究。

研究结果表明:(1)矩形钢管再生混合砼短柱在偏心荷载作用下展现较好的力学性能,破坏形态以腰鼓形破坏为主,有少量试件出现剪切破坏;(2)对于本文试验构件的极限承载力,偏心率越大,极限承载力越小,含钢率越大,极限承载力越大,而高宽比和混合比对承载力的影响有限;(3)影响偏压矩形钢管再生混合混凝土短柱延性的主要因素是偏心率和高宽比,偏心率大的试件变形性能更好,高宽比越大,试件延性越差,含钢率和混合比对试件延性的影响有限。

结合理论研究与试验数据回归分析,提出偏心率对紧箍力影响的修正系数,将该系数应用于课题组已有本构关系,得到适用于偏心受压矩形钢管再生混合混凝土的应力-应变关系模型,采用修正后的模型进行有限元计算,发现计算结果与试验结果吻合良好。

选用国内外典型规范(程)CECS159:2004、DBJ13-51-2003、ACI318-11、AIJ-1997、BS5400-2005、EC4-2004计算偏心受压矩形钢管再生混合混凝土短柱极限承载力。

根据福建省地方标准DBJ计算所得数据和试验数据最为接近,且数据波动性较小,建议选用上述规程计算矩形钢管再生混合短柱在偏心荷载作用下的极限承载力。

再生混凝土研究及钢管再生混凝土短柱力学性能分析的开题报告一、选题背景目前，大量废旧混凝土被废弃，造成了严重的环境污染问题。

如何将这些资源转化为可再利用的再生混凝土材料，已经成为建筑行业发展的重要课题。

再生混凝土不仅能够减少自然资源的消耗，而且具有环保、节能和经济的优势，已经成为未来建筑材料的趋势。

本课题将研究再生混凝土的性能及钢管再生混凝土短柱的力学特性，旨在探究再生混凝土的可行性，为推广其应用提供科学依据。

二、研究内容1、再生混凝土的制备方法及性能测试本文将对再生混凝土的制备方法进行研究，同时对其力学性能、耐久性能及微观结构进行测试分析，以期得出再生混凝土的性能特点及适用范围等信息。

2、钢管再生混凝土短柱的力学特性分析本文将研究钢管再生混凝土短柱的力学特性，强度、刚度及耐久性能等方面进行测试分析，并与传统钢筋混凝土短柱进行对比分析，以期得出钢管再生混凝土短柱的优缺点及适用范围等信息。

三、研究意义本课题的研究成果可以为再生混凝土的推广应用提供科学依据，减少混凝土废弃对环境的影响，提高资源利用率，促进建筑可持续发展。

同时，研究钢管再生混凝土短柱的力学特性，可以为结构设计提供科学依据，改进传统的混凝土结构设计的缺陷，使结构更加安全可靠。

四、研究方法与技术路线本课题将采用实验室测试、理论分析和数值模拟等方法进行研究。

具体方法和技术路线如下：1、再生混凝土的制备方法研究方法和技术路线（1）收集废旧混凝土样本，并对其进行筛选。

（2）确定再生混凝土的配合比，进行试制。

（3）对试制的再生混凝土进行各项性能测试，包括强度、刚度、耐久性等方面。

2、钢管再生混凝土短柱的力学特性分析方法和技术路线（1）收集钢管再生混凝土短柱样本，并验收合格。

（2）对样本进行力学性能测试，包括强度、刚度、耐久性等方面，并与传统钢筋混凝土短柱进行对比分析。

（3）采用数值模拟方法，对钢管再生混凝土短柱的力学特性进行模拟分析。

五、预期成果通过本课题的研究，预计可以得出以下成果：1、得出再生混凝土的性能特点，适用范围等信息。

第18卷第5期2021年5月铁道科学与工程学报Journal of Railway Science and Engineering Volume 18Number 5May 2021钢管再生混凝土柱力学性能研究进展王兴国1,2，姜茂林1，张向冈1,2，王永贵1，牛海成1,2(1.河南理工大学土木工程学院，河南焦作454003；2.生态建筑与环境构建河南省工程实验室，河南焦作454003)摘要：钢管再生混凝土作为一种新型组合结构形式，能够有效改善再生混凝土的固有缺陷。

通过外部钢管对内部核心混凝土的约束效应，增强再生混凝土构件的力学性能和防灾效益。

现有研究主要从理论分析、试验研究和验证模型入手，对钢管再生混凝土柱的力学性能和变形能力进行探究。

基于近年来钢管再生混凝土柱的研究现状进行综述，阐述了钢管再生混凝土柱的力学性能、耐高温性能、耐火性能、抗酸侵蚀性能和抗震性能，并对今后研究方向提出了建议。

关键词：钢管再生混凝土；力学性能；耐高温性能；耐火性能；抗酸侵蚀性能；抗震性能中图分类号：TU398.1；TU398.9文献标志码：A开放科学(资源服务)标识码(OSID)文章编号：1672-7029（2021）05-1256-11Research progress on mechanical property for recycled aggregate concrete-filledsteel tubular columnsWANG Xingguo 1,2,JIANG Maolin 1,ZHANG Xianggang 1,2,WANG Yonggui 1,NIU Haicheng 1,2(1.School of Civil Engineering,Henan Polytechnic University,Jiaozuo 454003,China;2.Henan Province Engineering Laboratory for Eco-architecture and the Built Environment,Jiaozuo 454003,China)Abstract:Recycled aggregate concrete filled steel tube,as a new combination structure form,can effectively improve the inherent defects of recycled aggregate concrete.The outer casing steel tube exerts a corresponding restraining effect on the internal core concrete.Thereby,enhancing the mechanical properties and disaster prevention effect of the recycled concrete member.Existing research mainly starts through theoretical analysis,experimental research and verification models,and explores the mechanical properties and deformability of steel tube recycled concrete columns.Based on the review of the research status of steel tube recycled concrete columns in recent years,the mechanical properties,high temperature resistance,fire resistance,acid corrosion resistance and seismic performance of steel tube recycled concrete columns were summed up in this paper.Moreover,future research projects were suggested.Key words:recycled aggregate concrete-filled steel tube;mechanical property;high temperature resistance;fire resistance;acid resistance;seismicbehavior收稿日期：2020-07-10基金项目：河南省自然科学基金资助项目(182300410134)；河南省科技攻关项目(182102310877，172102210285)；河南省高校基本科研业务费专项资金资助项目(NSFRF200328，NSFRF200320)通信作者：张向冈(1986−)，男，河南商丘人，副教授，博士，从事再生混凝土研究；E −mail ：***************.cnDOI:10.19713/ki.43-1423/u.T20200646第5期王兴国，等：钢管再生混凝土柱力学性能研究进展当前，我国城镇化进程加快，既有建筑的更替和新建结构的增长，导致大量的建筑材料耗费。

方钢管再生骨料混凝土短柱轴压力学性能研究刘濮源;杜喜凯;梁健;牛志强;施建蕊【摘要】研究方钢管再生骨料混凝土短柱轴压力学性能,以再生骨料取代率、含钢率和不同再生骨料种类为参数,通过试验观测试件的破坏形态,记录荷载—位移、荷载—应变、极限荷载等数据,分析了3种影响因素对试件力学性能的影响.试验结果表明方钢管再生骨料混凝土短柱的最终破坏形态与普通钢管混凝土相似,随着再生骨料取代率的增大,钢管再生骨料混凝土刚度增大,承载力逐渐降低,在实际工程中建议再生砖骨料取代率控制在30％以内;随着含钢率的增大,试件抵抗变形的能力越强,承载力越高.%The experiment aims to study the short column axial compression performance of recycled aggregate concrete filled square steel tubes with recycled aggregate replacement ratio,steel ratio and different sources of recycled aggregate as parameters.Through the test,the failure process and mode have been observed,and the load-displacement curves,ultimate load,and load-strain curves have been recorded to analyze the effect of three factors on the mechanical properties of the specimens.Experimental results showed that the final failure mode of recycled aggregate concrete filled steel tubular short column is similar to ordinary concrete filled steel tube.Along with the increase of recycled aggregate ratio,the stiffness of recycled aggregate concrete filled steel tube increased accordingly,and the bearing capacity gradually reduced.The paper advises that the practical engineering should control the recycled brick aggregate within 30％.With the increase of steel ratio,specimen hasstronger deformation resistance,better ductility,and higher bearing capacity.【期刊名称】《河北农业大学学报》【年(卷),期】2017(040)005【总页数】7页(P108-114)【关键词】再生骨料混凝土;方钢管;短柱;力学性能【作者】刘濮源;杜喜凯;梁健;牛志强;施建蕊【作者单位】河北农业大学城乡建设学院,河北保定071000;河北农业大学城乡建设学院,河北保定071000;河北农业大学城乡建设学院,河北保定071000;河北农业大学城乡建设学院,河北保定071000;河北农业大学城乡建设学院,河北保定071000【正文语种】中文【中图分类】TU528.59随着我国国民经济的持续、稳定、快速发展，我国工程建设规模逐年扩大，建筑物在新建、装修、维护和拆除过程中产生大量的建筑垃圾［1－3］，其中废弃碎砖、混凝土块、砂石占主要成分［4］。