新材料NewMaterials
方钢管再生混凝土长柱轴压性能数值模拟研究
SimulationStudyonLongColumnAxialCompression
EnergyofRecycledConcreteSquareSteelTube 徐羊，张兆强，姚勇（西南科技大学土木工程与建筑学院，四川绵阳621010）
摘要：在8个方钢管再生混凝土长柱轴压试验的基础上，利用ANSYS有限元软件对其承载性能进行了数值模拟研究。通过试验所得参数径厚比"以及轴压刚度退化等因素对极限承载力的影响，并将数值模拟结果与试验结果进行了对比分析。结果表明：方钢管再生混凝土长柱试件主要表现为整体失稳破坏；随着长细比的增加，试件极限承载力逐渐降低，轴压刚度呈先增大后减小的趋势；径厚比越大，试件极限承
载力越高。数值模拟结果与试验结果吻合良好，能够真实、准确地反映试验结果。关键词：钢管再生混凝土；长柱；轴心受压；数值模拟；力学性能
中图分类号：TU50
文献标识码：A
文章编号：1674-814X2016)05-0074-06
随着我国城镇化进程的快速推进，需要对大量既有建筑进行重新的规划、改造。由此产生的废弃混凝土也大量增加，仅2004年全国产生废弃混凝土就多达18~24亿!。
若不能合理地处理，则会造成土壤污染等一系列严重的环境问题。再生混凝土技术的出现，既解决了废弃混凝土的处理问题，又节约了天然砂石，为废弃混凝土的再生利用提供了一条新的途径2)。这是一种绿色混凝土，符合国家节能环保、绿色建筑的发展要求。
与普通混凝土相比，再生混凝土存在表观密度小、孔隙多、弹性模量低、收缩大、流动性差等缺点。国内外学者对再生混凝土进行了大量的研究[1-6]，结果表明，再生混凝土基本能够达到普通混凝土的性能。但由于再生混凝土的上述缺点，且缺少较完善的再生混凝土技术规程或标准，因此目前还只能应用于路基回填等受力较小的结构中。将再生混凝土与空钢管组合形成钢管再生混凝土组合构件，可以使再生混凝土的强度和变形性能得到改善，从而提高再生混凝土的运用层级和范围。
国内对钢管再生混凝土结构的研究处于起步阶段。吴凤英7-8、黄一杰9等针对不同长细比的钢管再生混凝土柱的静力性能及滞回性能进行研究。此后，陈宗平[10-1]、吴波[12-13等人对钢管再生混凝土长柱及短柱分别进行了轴压及偏压
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力学性能的研究，并在此基础上更加深入地进行了钢管再生混凝土粘结滑移、粘结强度理论的研究。国外Konno[14]对钢管约束再生混凝土进行了研究，主要分析了其承载力和变形性能，并与钢管普通混凝土进行了对比。综上所述，国内外对钢管再生混凝土的研究已取得了部分成果，但研究方式大多数集中在对构件的试验研究，而对其数值模拟研究则鲜有报道。因此，本文在已进行的8个钢管再生混凝土长柱轴压试验的基础上，利用试验所得数据，运用ANSYS软件建立准确的有限元模型，对钢管再生混凝土长柱轴心受压全过程进行分析，并将试验结果与数值模拟结果进行对比
为此类构件的有限元分析提供参考。 1试验概况
试验共设计了8个方钢管再生混凝土长柱试件，边长 B为100mm，厚度t为2mm，再生集料取代率为70%，套箍系数=0.77。主要考虑的影响因素为长细比入，入的变化范围为20.74~83.14，试件参数见表1。试验在西南科技大学结构与力学试验中心进行，采用5000kN微机控制液压伺服压力试验机进行加载，采用分级加载的方式，在小于60%预计极限荷载的范围内，每级荷载为预计极限