第２９卷第３期 ２０１２年６月 贵州大学学报（自然科学版） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｇｕｉｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ） Ｖｏ１．２９ Ｎｏ．３ Ｊｕｎ．２０１２ 文章编号１０００—５２６９（２０１２）０３—０１０４一Ｏ４ 圆钢管再生混凝土轴压短柱承载力试验研究 马 静 ，王振波 （１．宿迁学院建筑工程系，江苏宿迁２２３８００；２．南京工业大学，江苏南京２１１８００） 摘要：参照普通混凝土配合比设计方法，按照再生粗骨料掺入量０、２５％、５０％、７５％和１００％ 制作了长径 匕为４．０、径厚比为２０．７５的共五组１５个试件，进行轴心受压试验，研究不同再生粗 骨料取代率对圆钢管再生混凝土短柱承载能力的影响。结果表明：钢管再生混凝土柱的轴压破 坏形态与钢管普通混凝土柱相似，钢管再生混凝土柱的实测弹性极限荷载比钢管普通混凝土柱 低，且随再生粗骨料取代率的增加而降低，和再生粗骨料取代率成反比关系。在掺入量合适的情 况下，圆钢管再生混凝土柱应用实际是可行的。 关键词：圆钢管再生混凝土短柱；再生粗骨料取代率；轴心受压；破坏形态；极限承载力 中图分类号：Ｕ４４５．５７ 文献标识码：Ｂ 钢管混凝土是利用钢管和混凝土两种材料在 为６．６％；水为普通自来水；天然粗骨料为天然碎 石。试验以再生粗骨料取代率为０％、２５％、５０％、 ７５％、１００％的五组共１５根圆钢管再生混凝土柱为 受力过程中的相互作用，即钢管对其核心混凝土的 约束作用，使｝昆凝土处于三轴应力状态之下，从而 使混凝土的强度得以提高，塑性和韧性得到改善。 同时，借助内填混凝土的支撑作用，增强钢管壁的 几何稳定性，可以延缓或避免钢管过早地发生屈 曲，从而可以保证其材料性能的充分发挥 。 圆钢管再生混凝土是将再生混凝土填入薄壁 圆形钢管内而形成的组合结构。目前，国内外研究 者对钢管再生混凝土已有一些研究，文献［２—７］ 研究对象，研究不同再生粗骨料取代率的再生混凝 土对圆钢管再生混凝土柱在轴压作用下的承载力 的影响，所得数据取每组平均值。试验用钢管为直 缝焊接钢管，试件钢管选用１６Ｍｎ钢。钢管构件的 试验尺寸参数为：外径Ｄ为１６６ ｍｍ，壁厚ｔ为 ８ ｍｍ，长度为６６０ ｍｍ，长径比Ｌ／Ｄ为４．０，径厚比 Ｄ／ｔ为２０．７５．钢材材料性能试验为单向拉伸试验， 主要用来测定钢材的屈服强度． 、抗拉强度 、弹 对钢管再生混凝土轴压短柱的破坏形态和极限承 载力进行了初步研究。而在实际工程应用中，对钢 管混凝土轴压构件进行承载力极限状态设计时，主 性模量 和屈服应变 ，为试验结果分析和理论 计算提供相关参数，钢管实测力学指标见表１．在 要以钢管混凝土轴向受压构件的弹性极限荷载作 为参考对象。笔者在试验研究钢管再生混凝土轴 压短柱的受力性能的基础上，着重分析钢管再生混 浇筑构件的同时每批再生混凝土各预留３组边长 为１５０ ｍｍ的立方体试块，测得混凝土的立方体抗 压强度ｆｃｕ和弹性模量 见表２． １．２构件制作 凝土短柱在轴向荷载作用下，构件弹性阶段的极限 承载力。 钢管的两端均在车床上刨平，并严格控制其长 度的一致性和精度。保证试件两端部的平整度和 试件的垂直度 ｊ。试件两端用２０ ｍｍ厚的正方形 １ 试验 １．１材料性能及试件设计 再生粗骨料来源于宿迁学院建工系结构试验 钢板焊接封固，端板边长为２００ ｍｍ，采用角焊缝围 焊。先在空钢管一端将盖板焊上，另一端等混凝土 室废弃的混凝土立方体试块经鄂式破碎机破碎而 成。水泥为３２．５级普通硅酸盐水泥，其表观密度 为３１００ ｋｇ／ｍ’；砂为中砂，细度模数为２．６，含水量 收稿日期：２０１２—０３一Ｏｌ 浇灌之后再焊接 Ｊ。盖板及空钢管的几何中心对 中。混凝土搅拌设备为一容量为ｌ５ Ｌ的搅拌机。 基金项目：住房和城乡建设部２００８科学技术项目（２００８一ｋｌ一１１）；省教育厅自然科学项目（１１ＫＪＤ５６０００３）；宿迁市科技局项目（Ｂ２０１００２１） 作者简介：马静（１９７９一），女，江苏泗洪人，硕士，讲师，研究方向：工程管理和混凝土结构，Ｅｍａｉｌ：ｍｊｉｎｇ＠ｓｑｃ．ｅｄｕ．ｃｎ． 通讯作者：马静，Ｅｍａｉｌ：ｍｊｉｎｇ＠ｓｑｃ．ｅｄｕ．ｃａ． 第３期 马 静等：圆钢管再生混凝土轴压短柱承载力试验研究 ・１０７・ （３）圆钢管再生混凝土短柱的实测极限荷载 ［５］ＹａｎｇＹｏｕｆｕ，ＨａｎＬｉｎｈａｉ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ Ｒｅｃｙｃｌｅｄ Ａｇｇｒｅ— 与圆钢管普通短柱基本相同，不随取代率的增加而 ｇａｔｅ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｆｉｌｌｅｄ Ｓｔｅｅｌ Ｔｕｂｕｌａｒ Ｃｏｌｕｍｎｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｏｎ－ 降低。 ｓｔｎｒｃｔｉｏｎａｌ Ｓｔｅｅｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，２００６，６２（１２）：１３１０—１３２４． ［６］ｗｕ Ｆｅｎｇｙｉｎｇ，ＹａｎｇＹｏｕｆｕ．Ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆｆ Ｂｅｈａｖｉｏｒｓ ｏｆ （４）在掺人量合适的情况下，圆钢管再生混凝 Ｒｅｃｙｃｌｅｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ—ｆｉｌｌｅｄ Ｓｔｅｅｌ Ｓｔｕｂ Ｃｏｌｕｍｎｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ 土柱应用实际是可行的。 Ｆｕｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ：Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００５，３３（Ｓｕｐｐ）：３０５—３０８． ［７］ＫｏｎｎｏＫ，ＳａｔｏＹ，ＵｅｄａＴ，ｅｔ ａ１．Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅ￣ｙ ｏｆ Ｒｅｃｙｃｌｅｄ Ｃｏｎ— 参考文献： ｃｒｅｔｅ Ｕｎｄｅｒ Ｌａｔｅｒａｌ Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ［Ｊ］．Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｈｅ Ｊａｐａｎ ［１］蔡绍怀．现代钢管混凝土结构［Ｍ］．ｊＥ京：人民交通出版社， Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，１９９８，２０（３）：２８７—２９２． ２００３． ［８］蔡绍怀．钢管混凝土柱的性能和强度计算［Ｒ］．北京：中国建筑 ［２］邱昌龙．再生混凝土研究及钢管再生混凝土短柱力学性能分 科学研究院，１９８４：ｌ一３． 析［Ｄ］．成都：西南交通大学，２００９． ［９］蔡绍怀，邸小坛．钢管混凝土偏压柱的性能和强度计算［Ｊ］．建 ［３］吴凤英，杨有福．钢管再生混凝土轴压短柱力学性能初探［Ｊ］． 筑结构学报，１９８５（４）：３２—４１． 福州大学学报（自然科学版），２００５，３３（ｓ１）：３０５—３０８． ［１Ｏ］韩林海．钢管混凝土结构一理论与实践［Ｍ］．北京：科学出版 ［４］杨有福，韩林海．钢管再生混凝土结构工作机理的若干关键问 社。２００４． 题研究［Ｃ］／／全国首届再生混凝土研究和应用学术交流会．上 ［１１］钟善桐．钢管混凝土结构［Ｍ］．ｊｂ京：清华大学出版社，２００３． 海：同济大学，中国土木工程学会，２００８． Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｂｅａｒｉｎｇ Ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ Ｒｅｃｙｃｌｅｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ－ｆｉｌｌｅｄ Ｃｉｒｃｕｌａｒ Ｓｔｅｅｌ Ｔｕｂｕｌａｒ Ｃｏｌｕｍｎｓ ｕｎｄｅｒ Ａｘｉａｌ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ＭＡ Ｊｉｎｇｈ，ＷＡＮＧ Ｚｈｅｎ．ｂｏ （１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｕｑｉａｎ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｓｕｑｉａｎ ２２３８００，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１１８００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ｃｏａｒｓｅ ａｇｇｒｅｇａｔｅ ｏｎ ｔｈｅ ａｘｉａｌ ａｎｄ ｅｃｃｅｎｔｒｉｃ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ・－ｉｆｌｌｅｄ ｃｉｒｃｕｌａｒ ｓｔｅｅｌ ｔｕｂｕｌａｒ ｃｏｌｕｍｎｓ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｌｙ ｓｔｕｄ・－ ｉｅｄ．Ｆｉｆｔｅｅｎ ｓｈｏｒｔ—ｃｏｌｕｍｎｓ ａｒｅ ｄｉｖｉｄｅｄ ｉｎｔｏ ｆｉｖｅ ｇｒｏｕｐｓ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｒａｔｅ ｏｆ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ａｇｇｒｅｇａｔｅ ０，２５，５０，７５，１００ ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ａｘｉａｌ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｔｅｓｔｓ．Ｔｈｅ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｌｅｎｇｔｈ ｔｏ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｉｓ ４ ａｎｄ ｔｈｅ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｔｏ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｉｓ ２０．７５．Ｉｔ ｔｕｒｎｓ ｏｕｔ ｔｈａｔ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ－ｉｆｌｌｅｄ ｃｉｒｃｕｌａｒ ｓｔｅｅｌ ｔｕｂｕｌａｒ ｃｏｌｕｍｎｓ ａｎｄ ｏｒｄｉ－ ｎａｒｙ ｃｏｎｃｒｅｔｅ—ｆｉｌｌｅｄ ｃｉｒｃｕｌａｒ ｓｔｅｅｌ ｔｕｂｕｌａｒ ｃｏｌｕｍｎｓ ａｒｅ ｓｉｍｉｌａｒ ｉｎ ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ．Ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｅｌａｓｔｉｃ ｕｌ－ ｔｉｍａｔｅ ｌｏａｄ ｏｆ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ－－ｉｆｌｌｅｄ ｃｉｒｃｕｌａｒ ｓｔｅｅｌ ｔｕｂｕｌａｒ ｃｏｌｕｍｎｓ ａｒｅ ｌｏｗｅｒ ｔｈａｎ ｏｒｄｉｎａｒｙ ｃｏｎｃｒｅｔｅ・－ｉｆｌｌｅｄ ｃｉｒｃｕ－－ ｌａｒ ｓｔｅｅｌ ｔｕｂｕｌａｒ ｃｏｌｕｍｎｓ＂ａｎｄ ｔｈｅ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ－ｆｉｌｌｅｄ ｃｉｒｃｕｌａｒ ｓｔｅｅｌ ｔｕｂｕｌａｒ ｃｏｌｕｍｎｓ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｃｏａｒｓｅ ａｇｇｒｅｇａｔｅ ｍｉｘｔｕｒｅ．Ｏｎ ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄ ｏｆ ｐｒｏｐｅｒ ｍｉｘｔｕｒｅ ａｍｏｕｎｔ，ｉｔ ｉｓ ｆｅａｓｉｂｌｅ ｔｏ ｐｕｔ ｔｈｅ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ－ｆｉｌｌｅｄ ｃｉｒｃｕｌａｒ ｓｔｅｅｌ ｔｕｂｕｌａｒ ｃｏｌｕｍｎｓ ｉｎｔｏ ａｃｔｕａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｅｃｙｃｌｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ－ｆｉｌｌｅｄ ｃｉｒｃｕｌａｒ ｓｔｅｅｌ ｔｕｂｕｌａｒ ｃｏｌｕｍｎｓ；ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ｃｏａｒｓｅ ａｇｇｒｅｇａｔｅ； ｘａｉａｌ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ；ｆａｉｌｕｒｅ ｍｏｄｅｓ；ｕｌｔｉｍａｔｅ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ
