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大粒径粗骨料再生高强纤维混凝土梁抗剪性能研究

大粒径粗骨料再生高强纤维混凝土梁抗剪性能研究

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作者：吴洋洋山东建筑大学

学位级别：硕士

我国每年在建筑施工中产生超过4100万吨的建筑垃圾,传统的堆放填埋方法不但消耗大量人力、财力,而且易造成环境污染。1980年以后,美国以及欧洲的一些国家率先展开对建筑废料的研究开发与再生利用。将这些建筑废料应用到路基、路面与非... 详细信息

我国每年在建筑施工中产生超过4100万吨的建筑垃圾,传统的堆放填埋方法不但消耗大量人力、财力,而且易造成环境污染。1980年以后,美国以及欧洲的一些国家率先展开对建筑废料的研究开发与再生利用。将这些建筑废料应用到路基、路面与非承重构件等实际工程中,解决了土地资源浪费问题,避免了环境污染。在自然资源严重枯竭的今天,这种方式能够实现资源的合理配置,提高建筑行业的经济效益。将建筑废料经过破碎、清理等一系列操作后制成再生骨料,取代或部分取代天然砂石后制成的混凝土称为再生混凝土。研究再生混凝土及其构件的工作性能以及力学性能对其在结构工程中应用具有重要意义。但再生骨料具有孔隙率大、压碎值指标高、密实度低、吸水性强、粘结能力弱、骨料强度低等缺点,约束了再生混凝土及其构件在建筑施工中的广泛使用。因此,本文对再生混凝土配合比进行改良,通过配合比优化得到大粒径粗骨料再生高强纤维混凝土。同时,设计制作了4根大粒径粗骨料再生高强纤维混凝土梁,通过单调加载试验,以再生粗骨料取代率作为主要变量分析了再生混凝土梁的抗剪性能。通过粘贴CFRP布对预先损伤的再生混凝土梁进行抗剪加固,对比了试件加固前后斜截面抗剪性能的差异。基于现行规范,提出了不同再生粗骨料取代率下的大粒径粗骨料再生高强纤维混凝土梁斜截面抗剪承载能力简化计算方法,并与试验结果进行对比,验证公式适用性。利用ABAQUS有限元分析软件对试验试件进行了数值模拟,对比分析有限元模拟结果和试验结果,证明了模型有效性。本文的主要结论如下:（1）大粒径粗骨料再生高强纤维混凝土试块抗压破坏形态与普通混凝土相似。再生混凝土坍落度随水胶比和矿物掺合料的增加而大幅提高,随再生粗骨料取代率的增大而逐渐降低。当水胶比为0.36,粉煤灰以及硅灰取代率为10%,钢纤维掺量为1%时,大粒径粗骨料再生高强纤维混凝土抗压强度较高,工作性能较好。（2）大粒径粗骨料再生高强纤维混凝土梁在单调加载下均发生剪压破坏。抗剪承载能力随着再生粗骨料取代率的增加而略有提高,整体抵抗变形能力与普通混凝土梁相近。与未进行加固的再生混凝土梁相比,采用CFRP布加固后,再生混凝土梁加载点处挠度减小,峰值承载能力有所提升。（3）利用ABAQUS建立试件有限元模型,通过选取适合的材料本构关系以及相关参数,得到了与试验较为吻合的模拟结果,验证了模型有效性。（4）基于规范提出的不同再生粗骨料取代率下的大粒径粗骨料再生高强纤维混凝土梁抗剪承载力计算方法具有较好的正确性,拟合公式计算值与实测值符合较好,对于实际工程具有一定的参考性。

关键词：高强再生混凝土梁钢纤维大粒径再生骨料预损加固数值模拟承载力计算

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