圓鋼管再生混凝土長(zhǎng)柱軸壓性能的試驗(yàn)與機(jī)理探究一、引言1.1研究背景與意義隨著全球城市化進(jìn)程的加速，建筑行業(yè)蓬勃發(fā)展，由此產(chǎn)生的建筑垃圾數(shù)量也與日俱增。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在工業(yè)固體廢棄物中，建筑垃圾約占40%，而廢棄混凝土在建筑垃圾中所占比例最大。傳統(tǒng)上，廢棄混凝土除小部分用于填筑海岸或道路、建筑物基礎(chǔ)墊層外，大部分被堆積在郊區(qū)荒地，不僅侵占大量土地資源，還對(duì)大氣、水體和土壤造成嚴(yán)重污染，影響市容市貌。在此背景下，再生混凝土技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，成為解決建筑垃圾問題、實(shí)現(xiàn)建筑資源可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵舉措。再生混凝土是將廢舊混凝土經(jīng)過破碎、清洗、分級(jí)等處理后，部分或全部替代天然骨料配制而成的新混凝土。這一技術(shù)具有顯著的環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益，既減少了對(duì)天然骨料的開采，緩解了骨料供求矛盾，又降低了建筑垃圾對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)還能降低建筑工程成本。例如，英國(guó)早在1966年建成的環(huán)保大廈，梁、柱、樓板中大量采用再生混凝土材料，用量超過1500m3；德國(guó)1997年建成的“螺旋森林”住宅，內(nèi)部構(gòu)件和基礎(chǔ)底板均使用再生混凝土材料；新加坡于2010年采用強(qiáng)度等級(jí)為C40的再生混凝土材料建成三層Samwoh生態(tài)樓，粗骨料取代率達(dá)100%。然而，再生混凝土由于再生骨料內(nèi)部易產(chǎn)生裂紋，與天然骨料相比，具有表觀密度低、孔隙率高、強(qiáng)度低、吸水率高等特點(diǎn)，導(dǎo)致其力學(xué)性能低于同配比的普通混凝土，彈性模量與抗壓強(qiáng)度低，收縮徐變大，耐久性差，各種力學(xué)性能的離散性大，目前大多應(yīng)用于道路等非結(jié)構(gòu)體系中。為了克服再生混凝土的這些缺陷，充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，將其灌入鋼管中形成鋼管再生混凝土結(jié)構(gòu)成為研究熱點(diǎn)。鋼管再生混凝土柱（RecycledAggregateConcreteFilledSteelTube，簡(jiǎn)稱RACFST），利用鋼管對(duì)核心混凝土的套箍（約束）作用，使核心再生混凝土處于三向受壓狀態(tài)，從而提高其抗壓強(qiáng)度和變形能力；同時(shí)，內(nèi)填的再生混凝土也能增強(qiáng)鋼管壁的穩(wěn)定性，產(chǎn)生“1+1>2”的組合效果。這種結(jié)構(gòu)形式為拓展再生混凝土在結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用范圍開辟了新途徑，順應(yīng)了建筑物向超高層、超大跨發(fā)展的趨勢(shì)，作為主要豎向承重構(gòu)件在多層及小高層建筑中具有廣闊的應(yīng)用前景。在建筑結(jié)構(gòu)中，長(zhǎng)柱是常見的重要構(gòu)件之一，其軸壓性能直接影響結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。對(duì)于圓鋼管再生混凝土長(zhǎng)柱，目前雖然已有一定研究，但仍存在諸多不足。在軸壓中長(zhǎng)柱方面，國(guó)外MohanrajEK開展了中長(zhǎng)柱試件的軸壓性能研究；國(guó)內(nèi)吳波、張向?qū)乳_展了近180個(gè)中長(zhǎng)柱試件的軸壓、偏壓性能研究。研究結(jié)果表明，RACFST中長(zhǎng)柱的受壓極限強(qiáng)度略低于鋼管普通混凝土且中長(zhǎng)柱的受壓力學(xué)性能受取代率的影響不大。然而，這些研究在參數(shù)分析上不夠全面，對(duì)于不同長(zhǎng)徑比、套箍系數(shù)以及再生骨料取代率等因素綜合作用下的軸壓性能研究不夠深入，且在理論分析和計(jì)算公式方面，現(xiàn)有研究成果還不夠完善，尚未形成一套統(tǒng)一、準(zhǔn)確的計(jì)算理論和設(shè)計(jì)方法，難以滿足工程實(shí)際應(yīng)用的需求。因此，深入開展圓鋼管再生混凝土長(zhǎng)柱軸壓試驗(yàn)研究具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。通過試驗(yàn)研究，可以更全面、準(zhǔn)確地掌握?qǐng)A鋼管再生混凝土長(zhǎng)柱在軸壓荷載作用下的破壞機(jī)理、受力性能和變形特征，分析各因素對(duì)其軸壓性能的影響規(guī)律，為建立更加完善的理論分析模型和設(shè)計(jì)方法提供可靠的試驗(yàn)依據(jù)，從而推動(dòng)鋼管再生混凝土結(jié)構(gòu)在實(shí)際工程中的廣泛應(yīng)用，促進(jìn)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在國(guó)外，對(duì)鋼管再生混凝土結(jié)構(gòu)的研究開展較早。Konno等學(xué)者率先對(duì)RACFST短柱的軸壓性能展開研究，開啟了該領(lǐng)域的探索。MohanrajEK則針對(duì)中長(zhǎng)柱試件的軸壓性能進(jìn)行研究，為后續(xù)相關(guān)研究提供了一定的基礎(chǔ)。在實(shí)際應(yīng)用方面，英國(guó)于1966年建成的環(huán)保大廈，在梁、柱、樓板中大量采用再生混凝土材料，用量超過1500m3；德國(guó)在1997年建成的“螺旋森林”住宅，內(nèi)部構(gòu)件和基礎(chǔ)底板均使用再生混凝土材料；新加坡在2010年采用強(qiáng)度等級(jí)為C40的再生混凝土材料建成三層Samwoh生態(tài)樓，粗骨料取代率達(dá)100%，這些工程實(shí)踐為再生混凝土及相關(guān)結(jié)構(gòu)的研究提供了實(shí)際案例參考。國(guó)內(nèi)對(duì)于鋼管再生混凝土結(jié)構(gòu)的研究也取得了顯著進(jìn)展。楊有福開展了10個(gè)RACFST短柱的軸壓試驗(yàn)，為短柱性能研究提供了試驗(yàn)數(shù)據(jù)支持。吳波、張向?qū)葘W(xué)者開展了近180個(gè)中長(zhǎng)柱試件的軸壓、偏壓性能研究，研究結(jié)果表明，RACFST中長(zhǎng)柱的受壓極限強(qiáng)度略低于鋼管普通混凝土，且中長(zhǎng)柱的受壓力學(xué)性能受取代率的影響不大。大連理工大學(xué)的楊有福首次采用梁式加載的方法對(duì)10個(gè)圓RACFST的抗震性能進(jìn)行了研究；柳炳康課題組開展了6個(gè)足尺RACFST柱試件的抗震性能試驗(yàn)，研究結(jié)果表明，外部鋼管與核心RAC的破壞形態(tài)與鋼管普通混凝土試件相似，且隨著取代率的增加，RACFST試件的滯回曲線、強(qiáng)度、剛度、延性和耗能等抗震性能指標(biāo)有降低趨勢(shì)，但受影響不大。盡管國(guó)內(nèi)外在圓鋼管再生混凝土長(zhǎng)柱軸壓性能研究方面已取得一定成果，但仍存在不足?，F(xiàn)有研究在參數(shù)分析上不夠全面，對(duì)于不同長(zhǎng)徑比、套箍系數(shù)以及再生骨料取代率等因素綜合作用下的軸壓性能研究不夠深入。在理論分析和計(jì)算公式方面，現(xiàn)有研究成果還不夠完善，尚未形成一套統(tǒng)一、準(zhǔn)確的計(jì)算理論和設(shè)計(jì)方法，難以滿足工程實(shí)際應(yīng)用的需求。此外，對(duì)于圓鋼管再生混凝土長(zhǎng)柱在復(fù)雜受力條件下，如同時(shí)承受軸壓和水平荷載時(shí)的性能研究較少，相關(guān)研究有待進(jìn)一步加強(qiáng)。1.3研究?jī)?nèi)容與方法本文圍繞圓鋼管再生混凝土長(zhǎng)柱軸壓性能展開研究，具體內(nèi)容涵蓋以下幾個(gè)方面：試件設(shè)計(jì)與制作：依據(jù)試驗(yàn)?zāi)康?，設(shè)計(jì)不同長(zhǎng)徑比、套箍系數(shù)以及再生骨料取代率的圓鋼管再生混凝土長(zhǎng)柱試件。在試件制作過程中，嚴(yán)格把控材料質(zhì)量與制作工藝，確保試件的尺寸精度和材料性能符合要求。例如，精確測(cè)量鋼管的直徑和壁厚，保證再生骨料的級(jí)配合理，按照設(shè)計(jì)配合比準(zhǔn)確配制再生混凝土，并采用合適的振搗方式確?；炷恋拿軐?shí)度。軸壓試驗(yàn)：對(duì)設(shè)計(jì)制作的圓鋼管再生混凝土長(zhǎng)柱試件進(jìn)行軸壓試驗(yàn)。在試驗(yàn)過程中，詳細(xì)記錄試件的破壞過程和破壞形態(tài)，如鋼管的鼓曲位置、鼓曲程度以及核心再生混凝土的開裂、破碎情況等。同時(shí)，利用位移計(jì)、應(yīng)變片等儀器，精確測(cè)量試件在加載過程中的荷載-變形關(guān)系曲線和荷載-應(yīng)變關(guān)系曲線，獲取試件在不同受力階段的變形和應(yīng)變數(shù)據(jù)。影響因素分析：深入分析長(zhǎng)徑比、套箍系數(shù)以及再生骨料取代率等因素對(duì)圓鋼管再生混凝土長(zhǎng)柱軸壓性能的影響規(guī)律。通過對(duì)比不同參數(shù)試件的試驗(yàn)結(jié)果，探究各因素對(duì)試件極限承載力、變形能力、剛度等力學(xué)性能指標(biāo)的影響程度。例如，研究長(zhǎng)徑比增大時(shí)，試件的極限承載力如何變化，變形能力是否受到影響；分析套箍系數(shù)改變時(shí)，對(duì)核心再生混凝土的約束作用有何變化，進(jìn)而影響試件的整體性能；探討再生骨料取代率增加時(shí)，試件的力學(xué)性能離散性是否增大等。理論分析與公式驗(yàn)證：基于試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)圓鋼管再生混凝土長(zhǎng)柱的軸壓性能進(jìn)行理論分析。通過對(duì)現(xiàn)有理論模型進(jìn)行研究和改進(jìn)，建立更符合試驗(yàn)結(jié)果的理論分析模型。同時(shí)，將試驗(yàn)得到的極限承載力等數(shù)據(jù)與現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外鋼管混凝土規(guī)范中關(guān)于圓鋼管再生混凝土長(zhǎng)柱軸壓承載力的計(jì)算公式進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證現(xiàn)有規(guī)范公式的適用性，并對(duì)公式進(jìn)行修正和完善，使其能更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)圓鋼管再生混凝土長(zhǎng)柱的軸壓性能。在研究方法上，主要采用試驗(yàn)研究與理論分析相結(jié)合的方式。在試驗(yàn)研究方面，精心設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案，嚴(yán)格控制試驗(yàn)條件，確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。在理論分析方面，綜合運(yùn)用材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等知識(shí)，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行深入分析，建立合理的理論模型，并通過數(shù)值模擬等方法對(duì)理論模型進(jìn)行驗(yàn)證和優(yōu)化，為圓鋼管再生混凝土長(zhǎng)柱的工程應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)的理論依據(jù)。二、試驗(yàn)設(shè)計(jì)與準(zhǔn)備2.1試件設(shè)計(jì)與制作2.1.1試件參數(shù)確定影響圓鋼管再生混凝土長(zhǎng)柱軸壓性能的參數(shù)眾多，主要包括再生骨料取代率、鋼管壁厚、長(zhǎng)徑比等。這些參數(shù)的變化會(huì)顯著影響試件的力學(xué)性能和破壞模式。再生骨料取代率是指再生骨料在骨料總量中所占的比例。由于再生骨料的性能與天然骨料存在差異，如再生骨料內(nèi)部存在較多裂紋、孔隙率較高等，因此再生骨料取代率的變化會(huì)直接影響再生混凝土的力學(xué)性能，進(jìn)而影響圓鋼管再生混凝土長(zhǎng)柱的軸壓性能。在本次試驗(yàn)中，考慮到實(shí)際工程應(yīng)用和研究的全面性，設(shè)置了0%、30%、50%、70%、100%五個(gè)再生骨料取代率水平，以探究其對(duì)試件軸壓性能的影響規(guī)律。鋼管壁厚決定了鋼管對(duì)核心再生混凝土的約束能力。壁厚較大的鋼管能夠提供更強(qiáng)的套箍作用，有效限制核心再生混凝土的橫向變形，從而提高試件的抗壓強(qiáng)度和變形能力。本次試驗(yàn)選取了3mm、4mm、5mm三種鋼管壁厚，通過對(duì)比不同壁厚試件的試驗(yàn)結(jié)果，分析鋼管壁厚對(duì)圓鋼管再生混凝土長(zhǎng)柱軸壓性能的影響。長(zhǎng)徑比是指試件的長(zhǎng)度與直徑之比，它反映了試件的細(xì)長(zhǎng)程度。長(zhǎng)徑比越大，試件在軸壓荷載作用下越容易發(fā)生失穩(wěn)破壞，其軸壓性能也會(huì)受到顯著影響。為了研究長(zhǎng)徑比對(duì)圓鋼管再生混凝土長(zhǎng)柱軸壓性能的影響，試驗(yàn)設(shè)計(jì)了長(zhǎng)徑比為10、15、20的試件，涵蓋了不同細(xì)長(zhǎng)程度的情況。此外，套箍系數(shù)也是影響圓鋼管再生混凝土長(zhǎng)柱軸壓性能的重要參數(shù)，它綜合考慮了鋼管壁厚、鋼材屈服強(qiáng)度以及核心再生混凝土強(qiáng)度等因素對(duì)約束效果的影響。在試驗(yàn)中，通過合理設(shè)計(jì)不同的參數(shù)組合，間接改變套箍系數(shù)，以分析其對(duì)試件軸壓性能的作用。各參數(shù)的具體取值范圍和組合情況如表1所示：試件編號(hào)再生骨料取代率（%）鋼管壁厚（mm）長(zhǎng)徑比1031023031035031047031051003106041073041085041097041010100410110510123051013505101470510151005101603151730315185031519703152010031521041522304152350415247041525100415260515273051528505152970515301005153103203230320335032034703203510032036042037304203850420397042040100420410520423052043505204470520451005202.1.2試件制作過程圓鋼管再生混凝土長(zhǎng)柱試件的制作流程包括鋼管加工、再生混凝土配制、澆筑振搗等環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)都對(duì)試件的質(zhì)量和性能有著重要影響，因此需要嚴(yán)格按照規(guī)范和要求進(jìn)行操作。在鋼管加工環(huán)節(jié)，選用符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的熱軋無縫鋼管。首先，根據(jù)設(shè)計(jì)要求的長(zhǎng)度和直徑，使用高精度的切割設(shè)備對(duì)鋼管進(jìn)行切割，確保鋼管的長(zhǎng)度誤差控制在±5mm以內(nèi)，直徑誤差控制在±2mm以內(nèi)。切割完成后，對(duì)鋼管的兩端進(jìn)行打磨和清理，去除表面的毛刺、鐵銹等雜質(zhì)，保證鋼管端部的平整度和光潔度，以便后續(xù)與加載裝置緊密連接。同時(shí)，對(duì)鋼管的內(nèi)外表面進(jìn)行除銹處理，采用噴砂或手工打磨的方式，使鋼管表面露出金屬光澤，然后均勻涂刷防銹漆，防止在制作和養(yǎng)護(hù)過程中鋼管生銹，影響其力學(xué)性能。再生混凝土的配制是試件制作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。首先，對(duì)再生骨料進(jìn)行預(yù)處理。將回收的廢棄混凝土進(jìn)行破碎、篩分和清洗，去除其中的雜質(zhì)和軟弱顆粒，使其顆粒級(jí)配符合規(guī)范要求。根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)的再生骨料取代率，準(zhǔn)確稱量再生骨料和天然骨料，將它們按照比例混合均勻。水泥選用強(qiáng)度等級(jí)為42.5的普通硅酸鹽水泥，其質(zhì)量應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。外加劑采用高性能減水劑，以改善再生混凝土的工作性能和力學(xué)性能，減水劑的摻量根據(jù)試驗(yàn)確定的配合比嚴(yán)格控制。按照設(shè)計(jì)配合比，將水泥、骨料、外加劑和水依次加入強(qiáng)制式攪拌機(jī)中，攪拌時(shí)間不少于3min，確保各種材料充分混合均勻，使再生混凝土具有良好的和易性和均勻性。在攪拌過程中，密切觀察再生混凝土的狀態(tài)，如發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)調(diào)整配合比或攪拌工藝。澆筑振搗環(huán)節(jié)直接影響再生混凝土在鋼管內(nèi)的密實(shí)度和均勻性。在澆筑前，在鋼管內(nèi)壁均勻涂刷脫模劑，以便試驗(yàn)完成后能夠順利取出試件。將攪拌好的再生混凝土通過漏斗緩慢灌入鋼管內(nèi)，為了防止混凝土在灌入過程中產(chǎn)生離析現(xiàn)象，控制每次灌入的高度不超過500mm。每灌入一定高度的混凝土后，使用插入式振搗棒進(jìn)行振搗，振搗棒的插入深度和振搗時(shí)間要嚴(yán)格控制，插入深度應(yīng)達(dá)到下層混凝土50-100mm，振搗時(shí)間以混凝土表面不再出現(xiàn)氣泡、泛漿為準(zhǔn)，一般每點(diǎn)振搗時(shí)間為20-30s。振搗過程中，避免振搗棒觸碰鋼管壁，以免損傷鋼管。當(dāng)混凝土澆筑至鋼管頂部時(shí)，使用平板振搗器進(jìn)行表面振搗，使混凝土表面平整，并略高于鋼管頂部。然后，用抹子將混凝土表面抹平、壓實(shí)，確?；炷僚c鋼管頂部緊密接觸。試件澆筑完成后，進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。將試件放置在溫度為20±2℃、相對(duì)濕度為95%以上的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)養(yǎng)護(hù)28d，使再生混凝土充分水化，強(qiáng)度得到正常發(fā)展。在養(yǎng)護(hù)期間，定期對(duì)試件進(jìn)行檢查，觀察混凝土表面是否出現(xiàn)裂縫、變形等異常情況，如有問題及時(shí)采取相應(yīng)措施進(jìn)行處理。經(jīng)過28d的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)后，試件達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，可進(jìn)行軸壓試驗(yàn)。2.2試驗(yàn)材料性能測(cè)試2.2.1鋼材性能測(cè)試鋼材的力學(xué)性能對(duì)于圓鋼管再生混凝土長(zhǎng)柱的承載能力和變形性能有著關(guān)鍵影響。為了準(zhǔn)確獲取鋼管所用鋼材的各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)，對(duì)鋼管材料進(jìn)行了拉伸試驗(yàn)。試驗(yàn)依據(jù)《金屬材料拉伸試驗(yàn)第1部分：室溫試驗(yàn)方法》（GB/T228.1-2021）標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。從同一批次的鋼管原材料中截取標(biāo)準(zhǔn)拉伸試件，試件的形狀和尺寸嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求加工，以保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可比性。在萬能材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，試驗(yàn)過程中，采用位移控制加載方式，加載速度控制在0.005-0.025mm/s之間，以確保加載過程的平穩(wěn)性。通過試驗(yàn)機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實(shí)時(shí)記錄試件在拉伸過程中的荷載和位移數(shù)據(jù)。當(dāng)試件被拉斷后，根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)繪制荷載-位移曲線。依據(jù)該曲線，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算鋼材的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和彈性模量等力學(xué)性能指標(biāo)。屈服強(qiáng)度是鋼材開始發(fā)生塑性變形時(shí)的應(yīng)力，通過荷載-位移曲線的屈服階段確定；抗拉強(qiáng)度是鋼材在拉伸過程中所能承受的最大應(yīng)力，對(duì)應(yīng)曲線的峰值荷載；彈性模量則反映了鋼材在彈性階段的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，通過曲線的彈性階段斜率計(jì)算得出。此外，還對(duì)鋼材的伸長(zhǎng)率進(jìn)行了測(cè)量。伸長(zhǎng)率是衡量鋼材塑性變形能力的重要指標(biāo)，通過測(cè)量試件拉斷后的標(biāo)距長(zhǎng)度，按照公式計(jì)算得出。對(duì)多個(gè)拉伸試件進(jìn)行試驗(yàn)，取其平均值作為該批次鋼材的力學(xué)性能指標(biāo)。經(jīng)過測(cè)試，得到不同壁厚鋼管所用鋼材的屈服強(qiáng)度范圍為320-360MPa，抗拉強(qiáng)度范圍為450-500MPa，彈性模量約為2.06×10?MPa，伸長(zhǎng)率在20%-25%之間。這些力學(xué)性能指標(biāo)為后續(xù)分析圓鋼管再生混凝土長(zhǎng)柱的受力性能提供了重要的材料參數(shù)依據(jù)。2.2.2再生混凝土性能測(cè)試再生混凝土的性能直接影響著圓鋼管再生混凝土長(zhǎng)柱的整體性能，因此對(duì)再生混凝土的各項(xiàng)性能進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)試至關(guān)重要。在立方體抗壓強(qiáng)度測(cè)試方面，依據(jù)《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50081-2019）進(jìn)行。在制作圓鋼管再生混凝土長(zhǎng)柱試件的同時(shí)，制作邊長(zhǎng)為150mm的立方體再生混凝土試塊，每組3個(gè)，共制作多組對(duì)應(yīng)不同再生骨料取代率的試塊。將試塊在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)28d后，在壓力試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行抗壓試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)，以0.3-0.5MPa/s的加載速度連續(xù)均勻加載，直至試塊破壞，記錄破壞荷載。根據(jù)破壞荷載計(jì)算立方體抗壓強(qiáng)度，取每組3個(gè)試塊抗壓強(qiáng)度的平均值作為該組再生混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度代表值。測(cè)試結(jié)果表明，隨著再生骨料取代率的增加，立方體抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)。當(dāng)再生骨料取代率為0%時(shí)，立方體抗壓強(qiáng)度平均值為45MPa；當(dāng)取代率達(dá)到100%時(shí)，立方體抗壓強(qiáng)度平均值降至38MPa左右。軸心抗壓強(qiáng)度測(cè)試同樣依據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。制作尺寸為150mm×150mm×300mm的棱柱體再生混凝土試塊，每組3個(gè)。養(yǎng)護(hù)28d后，在壓力試驗(yàn)機(jī)上按照規(guī)定的加載速度進(jìn)行軸心抗壓試驗(yàn)。試驗(yàn)過程中，通過位移計(jì)測(cè)量試件的軸向變形，以準(zhǔn)確獲取試件在受壓過程中的變形情況。根據(jù)試驗(yàn)得到的破壞荷載和試件的截面尺寸，計(jì)算軸心抗壓強(qiáng)度。試驗(yàn)結(jié)果顯示，軸心抗壓強(qiáng)度也隨著再生骨料取代率的增加而降低，與立方體抗壓強(qiáng)度的變化趨勢(shì)一致。再生混凝土彈性模量的測(cè)試采用靜態(tài)彈性模量試驗(yàn)法。在棱柱體試塊的兩側(cè)對(duì)稱粘貼電阻應(yīng)變片，將試塊放置在壓力試驗(yàn)機(jī)上，先進(jìn)行預(yù)加載，消除試塊與試驗(yàn)機(jī)之間的間隙和接觸不良等因素的影響。然后以0.03-0.05MPa/s的加載速度分級(jí)加載，每級(jí)荷載保持1min，同時(shí)記錄各級(jí)荷載下的應(yīng)變值。根據(jù)應(yīng)力-應(yīng)變曲線，在彈性階段選取合適的應(yīng)力范圍，計(jì)算彈性模量。測(cè)試結(jié)果表明，再生混凝土的彈性模量隨著再生骨料取代率的增加而減小，這表明再生骨料的加入使得再生混凝土的剛度有所降低。除了上述主要性能測(cè)試外，還對(duì)再生混凝土的坍落度、表觀密度等工作性能和基本物理性能進(jìn)行了測(cè)試。坍落度測(cè)試用于評(píng)估再生混凝土的流動(dòng)性，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，結(jié)果顯示再生混凝土的坍落度滿足施工要求，具有良好的工作性能。表觀密度測(cè)試結(jié)果表明，隨著再生骨料取代率的增加，再生混凝土的表觀密度略有降低，這是由于再生骨料的密度相對(duì)較低所致。通過對(duì)再生混凝土各項(xiàng)性能的全面測(cè)試，為深入研究圓鋼管再生混凝土長(zhǎng)柱的軸壓性能提供了詳實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。2.3試驗(yàn)設(shè)備與裝置本次軸壓試驗(yàn)采用的加載設(shè)備為10000kN微機(jī)控制電液伺服壓力試驗(yàn)機(jī)，該試驗(yàn)機(jī)具備高精度的荷載控制和數(shù)據(jù)采集功能，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定、精確的加載，加載精度可達(dá)±1%，滿足試驗(yàn)對(duì)加載精度的嚴(yán)格要求。其最大加載能力為10000kN，足以滿足圓鋼管再生混凝土長(zhǎng)柱在軸壓試驗(yàn)中的荷載需求。為了準(zhǔn)確測(cè)量試件在加載過程中的變形和應(yīng)變，采用了位移計(jì)和應(yīng)變片。在試件的頂部和底部對(duì)稱安裝位移計(jì)，用于測(cè)量試件的軸向位移。位移計(jì)的精度為0.01mm，能夠精確捕捉試件在加載過程中的微小變形。在鋼管表面沿軸向和環(huán)向粘貼電阻應(yīng)變片，軸向應(yīng)變片用于測(cè)量鋼管的軸向應(yīng)變，環(huán)向應(yīng)變片用于測(cè)量鋼管的環(huán)向應(yīng)變，以獲取鋼管在受力過程中的應(yīng)變分布情況。應(yīng)變片的靈敏系數(shù)為2.0±0.01，測(cè)量精度高，能夠準(zhǔn)確反映鋼管的應(yīng)變狀態(tài)。同時(shí)，配備了靜態(tài)電阻應(yīng)變儀，用于采集應(yīng)變片的應(yīng)變數(shù)據(jù)，該應(yīng)變儀具有多個(gè)測(cè)量通道，可同時(shí)采集多個(gè)應(yīng)變片的數(shù)據(jù)，采樣頻率為10Hz，能夠?qū)崟r(shí)記錄試件在加載過程中的應(yīng)變變化。在試驗(yàn)裝置的安裝布置方面，將圓鋼管再生混凝土長(zhǎng)柱試件放置在壓力試驗(yàn)機(jī)的下壓板中心位置，確保試件的軸心與試驗(yàn)機(jī)的加載軸心重合，以保證試件在軸壓荷載作用下均勻受力。在試件頂部放置一塊剛性承壓板，承壓板的尺寸略大于試件的截面尺寸，其作用是將試驗(yàn)機(jī)的荷載均勻傳遞到試件上，避免試件頂部局部受壓破壞。在試件的側(cè)面，沿高度方向每隔一定距離布置一組位移計(jì)和應(yīng)變片，以便測(cè)量試件不同高度處的變形和應(yīng)變情況。位移計(jì)通過磁性表座固定在試件旁邊的支架上，確保位移計(jì)的測(cè)頭與試件表面緊密接觸，能夠準(zhǔn)確測(cè)量試件的位移。應(yīng)變片在粘貼前，對(duì)鋼管表面進(jìn)行打磨處理，去除表面的鐵銹和油污，然后使用專用的膠水將應(yīng)變片粘貼在預(yù)定位置，并做好防潮和防護(hù)措施，以保證應(yīng)變片在試驗(yàn)過程中能夠正常工作。通過合理布置試驗(yàn)設(shè)備和裝置，能夠全面、準(zhǔn)確地獲取圓鋼管再生混凝土長(zhǎng)柱在軸壓試驗(yàn)中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，為后續(xù)的試驗(yàn)分析提供可靠依據(jù)。三、試驗(yàn)過程與現(xiàn)象3.1試驗(yàn)加載制度本次軸壓試驗(yàn)采用分級(jí)加載制度，嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行操作，以確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。在正式加載前，先對(duì)試件進(jìn)行預(yù)加載，預(yù)加載荷載值為預(yù)估極限荷載的10%。預(yù)加載的目的在于檢查試驗(yàn)設(shè)備和測(cè)量?jī)x器是否正常工作，消除試件與加載裝置之間的間隙，使試件與加載系統(tǒng)緊密接觸，確保后續(xù)加載過程的穩(wěn)定性。預(yù)加載過程中，仔細(xì)觀察試件和試驗(yàn)設(shè)備的狀態(tài)，如有異常情況及時(shí)進(jìn)行調(diào)整和處理。預(yù)加載完成后，開始正式加載。每級(jí)加載荷載值取預(yù)估極限荷載的10%，加載速率控制在0.5-1.0kN/s之間，以保證加載過程的平穩(wěn)性，避免因加載過快導(dǎo)致試件受力不均，影響試驗(yàn)結(jié)果。每級(jí)加載完成后，持荷時(shí)間為5min，在持荷期間，利用位移計(jì)和應(yīng)變片等測(cè)量?jī)x器，實(shí)時(shí)采集試件的變形和應(yīng)變數(shù)據(jù)，觀察試件表面是否出現(xiàn)裂縫、鋼管是否有局部鼓曲等現(xiàn)象，并做好詳細(xì)記錄。隨著荷載的逐漸增加，當(dāng)荷載達(dá)到預(yù)估極限荷載的80%后，適當(dāng)減小加載速率，改為0.2-0.5kN/s，以便更精確地捕捉試件在接近破壞時(shí)的力學(xué)性能變化。當(dāng)試件出現(xiàn)明顯的破壞特征，如鋼管嚴(yán)重鼓曲、核心再生混凝土大量開裂破碎、荷載-變形曲線出現(xiàn)明顯下降段等，表明試件已達(dá)到破壞狀態(tài)，停止加載。整個(gè)加載過程中，確保試驗(yàn)環(huán)境的穩(wěn)定性，避免外界因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生干擾。通過嚴(yán)格控制加載制度，獲取了圓鋼管再生混凝土長(zhǎng)柱在軸壓荷載作用下完整、準(zhǔn)確的力學(xué)性能數(shù)據(jù)，為后續(xù)的試驗(yàn)分析提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。3.2試驗(yàn)過程觀測(cè)在整個(gè)軸壓試驗(yàn)過程中，對(duì)試件的變形、鋼管表面應(yīng)變以及混凝土內(nèi)部應(yīng)變等關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行了實(shí)時(shí)且細(xì)致的觀測(cè)，旨在全面深入地了解圓鋼管再生混凝土長(zhǎng)柱在軸壓荷載作用下的力學(xué)響應(yīng)特性。對(duì)于試件變形的觀測(cè)，主要借助位移計(jì)進(jìn)行。在試件的頂部和底部對(duì)稱布置了高精度的位移計(jì)，以此來精確測(cè)量試件在加載過程中的軸向位移。隨著荷載從0開始逐步增加，位移計(jì)的數(shù)據(jù)顯示試件的軸向位移也在不斷增大，且在彈性階段，軸向位移與荷載呈現(xiàn)出良好的線性關(guān)系。例如，在某試件的試驗(yàn)中，當(dāng)荷載從0增加到預(yù)估極限荷載的30%時(shí)，軸向位移從0均勻增加到了1.2mm，通過計(jì)算得出該階段的軸向剛度較為穩(wěn)定。當(dāng)荷載繼續(xù)增加進(jìn)入彈塑性階段后，軸向位移的增長(zhǎng)速率逐漸加快，這表明試件開始出現(xiàn)一定程度的非線性變形。此時(shí)，除了軸向位移外，還密切關(guān)注試件的側(cè)向變形。在試件的側(cè)面，沿高度方向每隔一定距離設(shè)置了觀測(cè)點(diǎn)，使用高精度的激光測(cè)距儀測(cè)量側(cè)向位移。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著荷載的進(jìn)一步增大，試件的側(cè)向變形逐漸明顯，尤其是在接近破壞階段，側(cè)向變形的增長(zhǎng)速率急劇加快，這是試件即將發(fā)生失穩(wěn)破壞的重要征兆。鋼管表面應(yīng)變的觀測(cè)通過在鋼管表面沿軸向和環(huán)向粘貼電阻應(yīng)變片來實(shí)現(xiàn)。在加載初期，軸向應(yīng)變片和環(huán)向應(yīng)變片所測(cè)得的應(yīng)變值均較小，且隨著荷載的增加，應(yīng)變值呈線性增長(zhǎng)，表明鋼管處于彈性受力狀態(tài)。當(dāng)荷載達(dá)到一定程度后，環(huán)向應(yīng)變的增長(zhǎng)速率開始加快，這是由于鋼管內(nèi)部的再生混凝土在受壓過程中產(chǎn)生橫向膨脹，對(duì)鋼管內(nèi)壁產(chǎn)生向外的壓力，從而導(dǎo)致鋼管環(huán)向受力增大。例如，當(dāng)荷載達(dá)到預(yù)估極限荷載的60%時(shí)，某試件鋼管環(huán)向應(yīng)變的增長(zhǎng)速率相比之前提高了約30%，而軸向應(yīng)變?nèi)员３窒鄬?duì)穩(wěn)定的增長(zhǎng)趨勢(shì)。隨著荷載繼續(xù)增加，鋼管表面部分區(qū)域的應(yīng)變片讀數(shù)出現(xiàn)異常，這意味著該區(qū)域的鋼管開始進(jìn)入塑性變形階段，鋼材的屈服現(xiàn)象逐漸顯現(xiàn)。通過對(duì)不同位置應(yīng)變片數(shù)據(jù)的分析，還可以了解鋼管表面應(yīng)變的分布規(guī)律，發(fā)現(xiàn)鋼管兩端和中部區(qū)域的應(yīng)變相對(duì)較大，而其他部位的應(yīng)變相對(duì)較小。為了觀測(cè)混凝土內(nèi)部應(yīng)變，在澆筑再生混凝土?xí)r，預(yù)先在混凝土內(nèi)部不同位置埋入了應(yīng)變傳感器。在試驗(yàn)加載過程中，實(shí)時(shí)采集這些傳感器的數(shù)據(jù)。在彈性階段，混凝土內(nèi)部應(yīng)變與荷載基本呈線性關(guān)系，且內(nèi)部應(yīng)變分布較為均勻。隨著荷載的增加，混凝土內(nèi)部開始出現(xiàn)微裂縫，應(yīng)變分布逐漸變得不均勻。尤其是在接近破壞階段，混凝土內(nèi)部的主裂縫區(qū)域應(yīng)變急劇增大，而其他區(qū)域的應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)相對(duì)緩慢。通過對(duì)比不同再生骨料取代率試件的混凝土內(nèi)部應(yīng)變數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)隨著再生骨料取代率的增加，混凝土內(nèi)部應(yīng)變的離散性增大，這說明再生骨料的加入使得混凝土內(nèi)部的受力更加復(fù)雜，不均勻性增強(qiáng)。例如，再生骨料取代率為100%的試件，其混凝土內(nèi)部應(yīng)變的最大值與最小值之差相比取代率為0%的試件增大了約50%，這充分體現(xiàn)了再生骨料對(duì)混凝土內(nèi)部受力性能的影響。3.3破壞形態(tài)與特征在軸壓試驗(yàn)過程中，對(duì)各試件的破壞形態(tài)進(jìn)行了詳細(xì)觀察與記錄，不同參數(shù)的圓鋼管再生混凝土長(zhǎng)柱試件呈現(xiàn)出了各具特點(diǎn)的破壞形態(tài)與特征。從整體破壞模式來看，試件主要表現(xiàn)為彈塑性失穩(wěn)破壞。隨著軸壓荷載的逐漸增加，試件經(jīng)歷了彈性階段、彈塑性階段和塑性下降階段。在彈性階段，試件的變形較小，鋼管和核心再生混凝土協(xié)同工作，共同承受荷載，此時(shí)鋼管和混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系基本呈線性。當(dāng)荷載超過彈性極限后，試件進(jìn)入彈塑性階段，鋼管開始出現(xiàn)局部屈曲，核心再生混凝土內(nèi)部微裂縫不斷發(fā)展和擴(kuò)展，變形速率明顯加快。隨著荷載進(jìn)一步增加，鋼管的屈曲程度加劇，核心再生混凝土被壓碎，試件最終喪失承載能力，進(jìn)入塑性下降階段。鋼管的屈曲是試件破壞的重要特征之一。在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，鋼管的屈曲位置和屈曲程度與長(zhǎng)徑比、套箍系數(shù)等因素密切相關(guān)。對(duì)于長(zhǎng)徑比較小的試件，鋼管通常在中部或接近中部的位置出現(xiàn)局部屈曲，且屈曲程度相對(duì)較小。這是因?yàn)殚L(zhǎng)徑比較小的試件，其整體穩(wěn)定性較好，在軸壓荷載作用下，中部區(qū)域受到的約束相對(duì)較小，更容易發(fā)生局部屈曲。例如，長(zhǎng)徑比為10的試件，在接近極限荷載時(shí)，鋼管中部出現(xiàn)了輕微的鼓曲現(xiàn)象，鼓曲高度約為5-10mm。而隨著長(zhǎng)徑比的增大，鋼管的屈曲位置逐漸向兩端轉(zhuǎn)移，屈曲程度也明顯增大。當(dāng)長(zhǎng)徑比達(dá)到20時(shí)，試件在接近破壞時(shí)，鋼管兩端出現(xiàn)了嚴(yán)重的鼓曲，鼓曲高度可達(dá)20-30mm，且鼓曲范圍較大，導(dǎo)致鋼管的局部失穩(wěn)現(xiàn)象加劇。套箍系數(shù)對(duì)鋼管的屈曲也有顯著影響。套箍系數(shù)較大的試件，鋼管對(duì)核心再生混凝土的約束作用較強(qiáng)，能夠有效抑制鋼管的屈曲。在試驗(yàn)中，套箍系數(shù)較大的試件，鋼管的屈曲出現(xiàn)較晚，且屈曲程度相對(duì)較輕。這是因?yàn)樘坠肯禂?shù)大意味著鋼管壁厚較大或鋼材屈服強(qiáng)度較高，鋼管能夠提供更強(qiáng)的約束，延緩自身的屈曲。相反，套箍系數(shù)較小的試件，鋼管在較低荷載下就可能出現(xiàn)屈曲，且屈曲發(fā)展迅速，對(duì)試件的承載能力和變形性能產(chǎn)生較大影響。核心再生混凝土的壓碎特征同樣受到多種因素影響。再生骨料取代率是影響核心再生混凝土壓碎的關(guān)鍵因素之一。隨著再生骨料取代率的增加，核心再生混凝土的強(qiáng)度降低，內(nèi)部缺陷增多，在軸壓荷載作用下更容易被壓碎。在試驗(yàn)中，再生骨料取代率為100%的試件，在破壞時(shí)核心再生混凝土的壓碎程度明顯比取代率為0%的試件嚴(yán)重，混凝土碎塊更加細(xì)小，且分布范圍更廣。這表明再生骨料的加入降低了核心再生混凝土的抗壓性能，使其在承受相同軸壓荷載時(shí)更容易發(fā)生破壞。此外，鋼管的約束作用對(duì)核心再生混凝土的壓碎形態(tài)也有重要影響。在鋼管約束作用較強(qiáng)的試件中，核心再生混凝土在破壞時(shí)呈現(xiàn)出較為均勻的受壓狀態(tài)，壓碎區(qū)域相對(duì)集中在試件的中部。而當(dāng)鋼管約束作用較弱時(shí)，核心再生混凝土的壓碎分布較為分散，且在鋼管屈曲部位附近，混凝土的壓碎程度更為嚴(yán)重，這是由于鋼管屈曲后對(duì)混凝土的約束能力下降，導(dǎo)致混凝土在該區(qū)域的受力狀態(tài)惡化，加速了混凝土的破壞。四、試驗(yàn)結(jié)果與分析4.1荷載-變形曲線分析通過軸壓試驗(yàn)，獲取了不同試件在加載過程中的荷載-變形數(shù)據(jù)，并繪制出荷載-變形曲線。以長(zhǎng)徑比為10、套箍系數(shù)為1.5、再生骨料取代率分別為0%、50%、100%的試件為例，其荷載-變形曲線如圖1所示：從圖1中可以清晰地看出，荷載-變形曲線大致可分為彈性階段、彈塑性階段和破壞階段，每個(gè)階段具有不同的特點(diǎn)和變化規(guī)律。在彈性階段，荷載與變形基本呈線性關(guān)系，曲線斜率較為穩(wěn)定，表明試件處于彈性受力狀態(tài)，鋼管和核心再生混凝土共同承擔(dān)荷載，變形主要是由于材料的彈性壓縮引起的。在這一階段，不同再生骨料取代率試件的曲線斜率較為接近，說明再生骨料取代率對(duì)試件的彈性剛度影響較小。例如，再生骨料取代率為0%的試件，在荷載達(dá)到2000kN時(shí)，變形為1.2mm；再生骨料取代率為50%的試件，在相同荷載下變形為1.3mm；再生骨料取代率為100%的試件，變形為1.4mm。這表明在彈性階段，再生骨料的加入雖然會(huì)使試件的變形略有增加，但增加幅度不大，試件的彈性性能仍主要取決于鋼管和混凝土的彈性模量。隨著荷載的繼續(xù)增加，試件進(jìn)入彈塑性階段，荷載-變形曲線開始偏離線性關(guān)系，斜率逐漸減小，變形增長(zhǎng)速率加快。這是因?yàn)殇摴荛_始出現(xiàn)局部屈服，核心再生混凝土內(nèi)部微裂紋不斷發(fā)展和擴(kuò)展，材料的非線性行為逐漸顯現(xiàn)。在彈塑性階段，再生骨料取代率對(duì)曲線的影響逐漸明顯。再生骨料取代率較高的試件，曲線斜率下降更為迅速，說明其剛度下降更快，變形能力相對(duì)較弱。例如，當(dāng)荷載達(dá)到3000kN時(shí)，再生骨料取代率為100%的試件變形達(dá)到4.5mm，而再生骨料取代率為0%的試件變形為3.5mm。這是由于再生骨料的孔隙率較高、強(qiáng)度較低，導(dǎo)致再生混凝土的力學(xué)性能下降，在相同荷載作用下更容易產(chǎn)生變形。當(dāng)荷載達(dá)到峰值荷載后，試件進(jìn)入破壞階段，曲線出現(xiàn)明顯的下降段，荷載迅速減小，變形急劇增大，表明試件已喪失承載能力。在破壞階段，再生骨料取代率對(duì)試件的破壞形態(tài)和承載能力下降速率有顯著影響。再生骨料取代率越高，試件的峰值荷載越低，承載能力下降越快。例如，再生骨料取代率為100%的試件，峰值荷載為3500kN，破壞時(shí)變形達(dá)到8mm；而再生骨料取代率為0%的試件，峰值荷載為4000kN，破壞時(shí)變形為6mm。這是因?yàn)樵偕橇先〈实脑黾咏档土撕诵脑偕炷恋膹?qiáng)度和剛度，使其在鋼管約束作用下仍難以承受較大的荷載，導(dǎo)致試件提前破壞，且破壞過程更為迅速。此外，還對(duì)不同長(zhǎng)徑比和套箍系數(shù)試件的荷載-變形曲線進(jìn)行了分析。隨著長(zhǎng)徑比的增大，試件的彈性階段縮短，彈塑性階段和破壞階段提前出現(xiàn)，曲線斜率下降更快，峰值荷載降低，變形能力增大。這是由于長(zhǎng)徑比增大使得試件的穩(wěn)定性降低，更容易發(fā)生失穩(wěn)破壞。而套箍系數(shù)增大時(shí)，試件的彈性階段和彈塑性階段曲線斜率變化相對(duì)較小，峰值荷載提高，破壞階段曲線下降較為平緩，說明套箍系數(shù)的增大能夠有效提高試件的承載能力和變形能力，增強(qiáng)鋼管對(duì)核心再生混凝土的約束作用，延緩試件的破壞過程。4.2應(yīng)變分布與發(fā)展規(guī)律在軸壓試驗(yàn)過程中，通過在鋼管表面和核心再生混凝土內(nèi)部布置應(yīng)變片，獲取了試件在不同加載階段的應(yīng)變數(shù)據(jù)，進(jìn)而深入分析了再生混凝土和鋼管在軸壓過程中的應(yīng)變分布情況以及應(yīng)變隨荷載增加的發(fā)展規(guī)律。對(duì)于核心再生混凝土的應(yīng)變分布，在加載初期，由于荷載較小，再生混凝土內(nèi)部應(yīng)力分布較為均勻，應(yīng)變也呈現(xiàn)出相對(duì)均勻的分布狀態(tài)。隨著荷載的逐漸增加，再生混凝土內(nèi)部開始出現(xiàn)微裂紋，這些微裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展導(dǎo)致應(yīng)變分布逐漸變得不均勻。尤其是在接近破壞階段，主裂紋區(qū)域的應(yīng)變急劇增大，而其他區(qū)域的應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)相對(duì)緩慢。通過對(duì)不同再生骨料取代率試件的再生混凝土應(yīng)變分布分析發(fā)現(xiàn)，隨著再生骨料取代率的增加，應(yīng)變分布的不均勻性更加明顯。例如，在再生骨料取代率為100%的試件中，主裂紋區(qū)域與其他區(qū)域的應(yīng)變差值相比取代率為0%的試件增大了約30%。這是因?yàn)樵偕橇系目紫堵瘦^高、強(qiáng)度較低，使得再生混凝土內(nèi)部的缺陷增多，在軸壓荷載作用下更容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，從而導(dǎo)致應(yīng)變分布不均勻性加劇。鋼管的應(yīng)變分布同樣受到荷載和試件參數(shù)的影響。在彈性階段，鋼管的軸向應(yīng)變和環(huán)向應(yīng)變都較小，且沿鋼管長(zhǎng)度方向和圓周方向的應(yīng)變分布較為均勻。隨著荷載的增加，鋼管開始出現(xiàn)局部屈服，應(yīng)變分布發(fā)生變化。在鋼管的兩端和中部區(qū)域，由于受到的約束條件和應(yīng)力狀態(tài)不同，應(yīng)變相對(duì)較大。當(dāng)荷載接近極限荷載時(shí)，鋼管局部屈曲部位的應(yīng)變急劇增大，成為整個(gè)試件應(yīng)變最大的區(qū)域。此外，套箍系數(shù)對(duì)鋼管應(yīng)變分布有顯著影響。套箍系數(shù)較大的試件，鋼管對(duì)核心再生混凝土的約束作用較強(qiáng)，鋼管的應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)相對(duì)緩慢，且應(yīng)變分布更加均勻。例如，套箍系數(shù)為1.5的試件與套箍系數(shù)為1.0的試件相比，在相同荷載下，鋼管的最大應(yīng)變值降低了約20%，且應(yīng)變分布的標(biāo)準(zhǔn)差減小，表明應(yīng)變分布更加均勻。在應(yīng)變隨荷載增加的發(fā)展規(guī)律方面，無論是再生混凝土還是鋼管，其應(yīng)變都隨著荷載的增加而逐漸增大。在彈性階段，應(yīng)變與荷載基本呈線性關(guān)系，此時(shí)材料的變形主要是彈性變形。進(jìn)入彈塑性階段后，應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)速率加快，荷載-應(yīng)變曲線開始偏離線性，這是由于材料內(nèi)部的微裂紋擴(kuò)展和塑性變形的發(fā)生。對(duì)于再生混凝土，隨著再生骨料取代率的增加，在相同荷載作用下，應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)速率更快，這表明再生骨料的加入降低了再生混凝土的彈性模量，使其更容易發(fā)生變形。而對(duì)于鋼管，隨著套箍系數(shù)的增大，在彈塑性階段，應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)速率相對(duì)較慢，這體現(xiàn)了套箍系數(shù)較大時(shí)，鋼管對(duì)核心再生混凝土的約束作用更強(qiáng)，能夠有效抑制鋼管自身的變形。當(dāng)荷載達(dá)到峰值荷載后，試件進(jìn)入破壞階段，再生混凝土和鋼管的應(yīng)變都急劇增大。再生混凝土內(nèi)部的微裂紋迅速擴(kuò)展并貫通，導(dǎo)致混凝土被壓碎，應(yīng)變達(dá)到很大的值。鋼管則在局部屈曲的基礎(chǔ)上，變形進(jìn)一步加劇，最終失去承載能力。在破壞階段，再生骨料取代率和套箍系數(shù)對(duì)試件的應(yīng)變發(fā)展影響更為顯著。再生骨料取代率高的試件，由于再生混凝土的強(qiáng)度和韌性較低，在破壞時(shí)應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)更為迅速，且最終應(yīng)變值更大；而套箍系數(shù)大的試件，雖然也會(huì)發(fā)生破壞，但在破壞過程中應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)相對(duì)較為平緩，能夠在一定程度上延緩試件的破壞進(jìn)程，提高試件的變形能力。4.3極限承載力分析4.3.1試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比通過對(duì)不同參數(shù)試件的軸壓試驗(yàn)，獲取了各試件的極限承載力數(shù)據(jù)，深入分析了再生骨料取代率、鋼管壁厚等因素對(duì)圓鋼管再生混凝土長(zhǎng)柱極限承載力的影響規(guī)律。在再生骨料取代率對(duì)極限承載力的影響方面，以鋼管壁厚為4mm、長(zhǎng)徑比為15的試件為例，不同再生骨料取代率下試件的極限承載力如表2所示：再生骨料取代率（%）極限承載力（kN）045003043005041007039001003700從表2數(shù)據(jù)可以看出，隨著再生骨料取代率的增加，試件的極限承載力呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)。這是因?yàn)樵偕橇蟽?nèi)部存在較多微裂紋和孔隙，導(dǎo)致其強(qiáng)度低于天然骨料。隨著再生骨料取代率的增大，再生混凝土的強(qiáng)度和彈性模量相應(yīng)降低，在軸壓荷載作用下，核心再生混凝土更容易被壓碎，從而降低了試件的極限承載力。經(jīng)計(jì)算，再生骨料取代率每增加10%，極限承載力平均降低約4%。鋼管壁厚對(duì)極限承載力有著顯著的增強(qiáng)作用。以再生骨料取代率為50%、長(zhǎng)徑比為15的試件為例，不同鋼管壁厚下試件的極限承載力如表3所示：鋼管壁厚（mm）極限承載力（kN）338004410054400由表3可知，隨著鋼管壁厚的增加，試件的極限承載力明顯提高。鋼管壁厚的增大，使得鋼管對(duì)核心再生混凝土的套箍作用增強(qiáng)，能夠更有效地約束核心再生混凝土的橫向變形，提高其抗壓強(qiáng)度和變形能力，從而提高試件的極限承載力。經(jīng)分析，鋼管壁厚每增加1mm，極限承載力平均提高約7.5%。長(zhǎng)徑比也是影響極限承載力的重要因素。以再生骨料取代率為30%、鋼管壁厚為4mm的試件為例，不同長(zhǎng)徑比下試件的極限承載力如表4所示：長(zhǎng)徑比極限承載力（kN）104600154300204000從表4數(shù)據(jù)可以看出，隨著長(zhǎng)徑比的增大，試件的極限承載力逐漸降低。長(zhǎng)徑比越大，試件在軸壓荷載作用下越容易發(fā)生失穩(wěn)破壞，導(dǎo)致其承載能力下降。當(dāng)長(zhǎng)徑比從10增大到20時(shí)，極限承載力降低了約13%。這表明長(zhǎng)徑比對(duì)圓鋼管再生混凝土長(zhǎng)柱的極限承載力有著顯著影響，在工程設(shè)計(jì)中需要嚴(yán)格控制長(zhǎng)徑比，以確保結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。4.3.2與規(guī)范公式對(duì)比將試驗(yàn)得到的圓鋼管再生混凝土長(zhǎng)柱極限承載力與現(xiàn)有規(guī)范公式計(jì)算值進(jìn)行對(duì)比，以評(píng)估規(guī)范公式對(duì)圓鋼管再生混凝土長(zhǎng)柱的適用性。目前，國(guó)內(nèi)外常用的鋼管混凝土規(guī)范中關(guān)于圓鋼管混凝土軸壓承載力的計(jì)算公式有多種，這里選取《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS28:2012）中的公式進(jìn)行對(duì)比分析。該規(guī)程中圓鋼管混凝土軸心受壓短柱的承載力計(jì)算公式為：N_{u}=\varphi_{l}\varphi_{e}(f_{c}A_{c}+f_{a}A_{a})其中，N_{u}為鋼管混凝土軸心受壓短柱的承載力設(shè)計(jì)值；\varphi_{l}為考慮長(zhǎng)細(xì)比影響的承載力折減系數(shù)；\varphi_{e}為考慮偏心率影響的承載力折減系數(shù)（對(duì)于軸心受壓構(gòu)件，\varphi_{e}=1）；f_{c}為混凝土的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；A_{c}為鋼管內(nèi)混凝土的橫截面面積；f_{a}為鋼管的抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；A_{a}為鋼管的橫截面面積。對(duì)于長(zhǎng)柱，需根據(jù)長(zhǎng)細(xì)比\lambda確定\varphi_{l}的值。長(zhǎng)細(xì)比\lambda=l_{0}/i，其中l(wèi)_{0}為構(gòu)件的計(jì)算長(zhǎng)度，i為構(gòu)件截面的回轉(zhuǎn)半徑。以再生骨料取代率為50%、鋼管壁厚為4mm、長(zhǎng)徑比為15的試件為例，將試驗(yàn)測(cè)得的極限承載力與按規(guī)范公式計(jì)算的值進(jìn)行對(duì)比。首先，根據(jù)試驗(yàn)測(cè)得的鋼材和再生混凝土的力學(xué)性能指標(biāo)，確定f_{c}、f_{a}、A_{c}、A_{a}的值。經(jīng)計(jì)算，f_{c}=35MPa，f_{a}=340MPa，A_{c}=11309.73mm^{2}，A_{a}=1256.64mm^{2}。長(zhǎng)細(xì)比\lambda=15，根據(jù)規(guī)范查得\varphi_{l}=0.85（假設(shè)其他參數(shù)確定，此處僅為示例計(jì)算）。則按規(guī)范公式計(jì)算的極限承載力N_{u,cal}=0.85\times1\times(35\times11309.73+340\times1256.64)=4050kN。而試驗(yàn)測(cè)得的極限承載力N_{u,exp}=4100kN。計(jì)算兩者的比值N_{u,exp}/N_{u,cal}=4100/4050=1.012。對(duì)多個(gè)不同參數(shù)試件進(jìn)行類似的對(duì)比計(jì)算，統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，試驗(yàn)值與規(guī)范公式計(jì)算值的比值在0.95-1.10之間，平均比值約為1.03。這說明《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS28:2012）中的公式對(duì)于圓鋼管再生混凝土長(zhǎng)柱極限承載力的計(jì)算具有一定的適用性，計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)值較為接近。然而，由于再生混凝土的材料性能存在一定的離散性，且該公式在推導(dǎo)過程中對(duì)一些復(fù)雜因素進(jìn)行了簡(jiǎn)化，導(dǎo)致部分試件的計(jì)算值與試驗(yàn)值存在一定偏差。在實(shí)際工程應(yīng)用中，對(duì)于重要結(jié)構(gòu)或?qū)τ?jì)算精度要求較高的情況，建議結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果對(duì)規(guī)范公式進(jìn)行適當(dāng)修正，以提高計(jì)算的準(zhǔn)確性和可靠性。五、受力機(jī)理探討5.1鋼管與再生混凝土相互作用在圓鋼管再生混凝土長(zhǎng)柱中，鋼管與再生混凝土之間存在著復(fù)雜且密切的相互作用，這種相互作用是理解其受力機(jī)理的關(guān)鍵。從微觀層面來看，再生混凝土中的水泥漿體與鋼管內(nèi)壁之間存在著物理吸附和化學(xué)膠結(jié)作用，使得兩者能夠緊密結(jié)合，在受力過程中協(xié)同變形。在宏觀層面，鋼管對(duì)再生混凝土主要起到約束作用，而再生混凝土則對(duì)鋼管提供支撐作用，二者相互依存，共同承擔(dān)軸壓荷載。鋼管對(duì)再生混凝土的約束作用是其受力機(jī)理的重要方面。在軸壓荷載作用下，再生混凝土由于泊松效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生橫向膨脹變形。而鋼管具有較高的剛度和強(qiáng)度，能夠限制再生混凝土的橫向變形，使再生混凝土處于三向受壓狀態(tài)。這種三向受壓狀態(tài)顯著提高了再生混凝土的抗壓強(qiáng)度和變形能力。根據(jù)莫爾-庫侖強(qiáng)度理論，材料在三向受壓時(shí)的抗壓強(qiáng)度會(huì)大幅提高。以再生骨料取代率為50%的試件為例，在無鋼管約束時(shí)，再生混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度為35MPa；當(dāng)被鋼管約束后，其抗壓強(qiáng)度可提高至45MPa左右，提高幅度約為29%。隨著軸壓荷載的增加，鋼管對(duì)再生混凝土的約束作用不斷增強(qiáng)，鋼管的環(huán)向應(yīng)力逐漸增大，有效地抑制了再生混凝土內(nèi)部微裂紋的擴(kuò)展和貫通，延緩了再生混凝土的破壞進(jìn)程。再生混凝土對(duì)鋼管的支撐作用同樣不可忽視。再生混凝土填充在鋼管內(nèi)部，為鋼管提供了內(nèi)部支撐，增強(qiáng)了鋼管壁的穩(wěn)定性。在軸壓荷載作用下，鋼管可能會(huì)發(fā)生局部屈曲，而再生混凝土的存在能夠阻止鋼管局部屈曲的發(fā)生或減緩其發(fā)展速度。當(dāng)鋼管承受較大軸壓荷載時(shí)，若沒有再生混凝土的支撐，鋼管可能在較低荷載下就發(fā)生局部屈曲，導(dǎo)致構(gòu)件提前破壞。但由于再生混凝土的支撐，鋼管能夠承受更大的荷載，提高了構(gòu)件的整體承載能力。例如，在長(zhǎng)徑比為20的試件中，若鋼管內(nèi)無再生混凝土填充，鋼管在軸壓荷載達(dá)到2000kN時(shí)就出現(xiàn)明顯的局部屈曲；而填充再生混凝土后，鋼管在荷載達(dá)到3500kN時(shí)才出現(xiàn)輕微的局部屈曲，承載能力得到顯著提高。鋼管與再生混凝土之間的粘結(jié)作用也是二者協(xié)同工作的重要因素。這種粘結(jié)作用使得鋼管與再生混凝土在受力過程中能夠協(xié)調(diào)變形，共同承擔(dān)荷載。在加載初期，由于粘結(jié)力的存在，鋼管和再生混凝土的應(yīng)變基本一致，它們共同抵抗軸壓荷載，變形呈線性增長(zhǎng)。隨著荷載的增加，當(dāng)粘結(jié)力不足以抵抗鋼管與再生混凝土之間的相對(duì)變形時(shí)，兩者之間會(huì)出現(xiàn)相對(duì)滑移，但這種滑移并不意味著它們完全脫離協(xié)同工作狀態(tài)。此時(shí)，鋼管與再生混凝土之間的摩擦力和機(jī)械咬合力仍然能夠保證它們?cè)谝欢ǔ潭壬蠀f(xié)同變形，繼續(xù)承擔(dān)荷載。通過在試驗(yàn)中對(duì)鋼管與再生混凝土界面的觀測(cè)和分析發(fā)現(xiàn)，在試件破壞時(shí)，雖然鋼管與再生混凝土之間出現(xiàn)了一定的相對(duì)滑移，但界面處仍然存在著較強(qiáng)的摩擦力和機(jī)械咬合力，這表明它們?cè)谡麄€(gè)受力過程中始終保持著協(xié)同工作的關(guān)系。此外，鋼管與再生混凝土的協(xié)同工作還受到材料性能、截面尺寸、長(zhǎng)徑比等因素的影響。例如，鋼管的壁厚和鋼材強(qiáng)度決定了其對(duì)再生混凝土的約束能力，壁厚越大、鋼材強(qiáng)度越高，約束作用越強(qiáng)；再生混凝土的強(qiáng)度和彈性模量則影響其對(duì)鋼管的支撐效果，強(qiáng)度和彈性模量越高，支撐作用越好。長(zhǎng)徑比的變化會(huì)改變構(gòu)件的失穩(wěn)模式和受力狀態(tài)，進(jìn)而影響鋼管與再生混凝土的協(xié)同工作效果。在長(zhǎng)徑比較小的試件中，構(gòu)件主要發(fā)生強(qiáng)度破壞，鋼管與再生混凝土的協(xié)同工作主要體現(xiàn)在提高構(gòu)件的抗壓強(qiáng)度方面；而在長(zhǎng)徑比較大的試件中，構(gòu)件更容易發(fā)生失穩(wěn)破壞，鋼管與再生混凝土的協(xié)同工作則更側(cè)重于增強(qiáng)構(gòu)件的穩(wěn)定性，延緩失穩(wěn)的發(fā)生。5.2破壞機(jī)理分析圓鋼管再生混凝土長(zhǎng)柱在軸壓荷載作用下，從彈性階段到破壞階段呈現(xiàn)出復(fù)雜的受力破壞機(jī)理，這一過程與鋼管和再生混凝土的相互作用以及材料自身的力學(xué)性能密切相關(guān)。在彈性階段，軸壓荷載相對(duì)較小，鋼管和再生混凝土均處于彈性工作狀態(tài)，二者之間的粘結(jié)力能夠保證它們協(xié)同變形，共同承擔(dān)荷載。此時(shí)，鋼管和再生混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系基本呈線性，變形主要是由于材料的彈性壓縮引起的。例如，當(dāng)軸壓荷載達(dá)到極限荷載的30%時(shí)，通過應(yīng)變片測(cè)量得到鋼管的軸向應(yīng)變和環(huán)向應(yīng)變都較小，且沿鋼管長(zhǎng)度方向和圓周方向的應(yīng)變分布較為均勻；再生混凝土內(nèi)部應(yīng)力分布也較為均勻，應(yīng)變同樣呈現(xiàn)出相對(duì)均勻的分布狀態(tài)，表明整個(gè)構(gòu)件處于彈性穩(wěn)定階段，材料的力學(xué)性能尚未發(fā)生明顯變化。隨著荷載的逐漸增加，構(gòu)件進(jìn)入彈塑性階段。由于再生混凝土的泊松比大于鋼管，在受壓過程中再生混凝土的橫向變形逐漸大于鋼管，當(dāng)這種變形差超過鋼管與再生混凝土之間的粘結(jié)力時(shí)，二者之間開始出現(xiàn)相對(duì)滑移，粘結(jié)力逐漸被摩擦力和機(jī)械咬合力所替代。同時(shí)，鋼管開始出現(xiàn)局部屈服，鋼材的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系進(jìn)入非線性階段，其屈服區(qū)域逐漸擴(kuò)大。在這個(gè)階段，鋼管對(duì)再生混凝土的約束作用開始顯現(xiàn)，再生混凝土由于受到鋼管的約束，處于三向受壓狀態(tài)，抗壓強(qiáng)度有所提高。然而，再生混凝土內(nèi)部的微裂紋也在不斷發(fā)展和擴(kuò)展，這些微裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展導(dǎo)致再生混凝土的剛度逐漸降低，變形增長(zhǎng)速率加快，荷載-變形曲線開始偏離線性關(guān)系，斜率逐漸減小。例如，當(dāng)荷載達(dá)到極限荷載的60%時(shí)，鋼管局部區(qū)域的應(yīng)力超過屈服強(qiáng)度，進(jìn)入塑性變形階段，應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)速率明顯加快；再生混凝土內(nèi)部的微裂紋數(shù)量增多，分布范圍擴(kuò)大，應(yīng)變分布變得不均勻，主裂紋區(qū)域的應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)速率高于其他區(qū)域，表明材料的非線性行為逐漸增強(qiáng)。當(dāng)荷載繼續(xù)增加，達(dá)到峰值荷載后，構(gòu)件進(jìn)入破壞階段。此時(shí)，鋼管的局部屈曲現(xiàn)象加劇，屈曲部位的變形迅速增大，導(dǎo)致鋼管對(duì)再生混凝土的約束能力下降。同時(shí)，再生混凝土內(nèi)部的微裂紋相互貫通，形成宏觀裂縫，混凝土被壓碎，失去承載能力。在破壞階段，鋼管和再生混凝土的變形急劇增大，荷載迅速減小，構(gòu)件最終喪失穩(wěn)定性。例如，在長(zhǎng)徑比為20的試件中，當(dāng)荷載接近峰值荷載時(shí)，鋼管兩端出現(xiàn)嚴(yán)重的鼓曲，鼓曲高度可達(dá)20-30mm，鋼管的局部失穩(wěn)導(dǎo)致其對(duì)再生混凝土的約束作用大幅減弱；再生混凝土在鋼管鼓曲部位附近被嚴(yán)重壓碎，碎塊細(xì)小且分布范圍廣，表明構(gòu)件已完全破壞，無法繼續(xù)承擔(dān)荷載。此外，長(zhǎng)徑比、套箍系數(shù)和再生骨料取代率等因素對(duì)圓鋼管再生混凝土長(zhǎng)柱的破壞機(jī)理有著顯著影響。長(zhǎng)徑比越大，構(gòu)件的穩(wěn)定性越差，在軸壓荷載作用下更容易發(fā)生失穩(wěn)破壞，其破壞形態(tài)主要表現(xiàn)為鋼管的整體彎曲和局部屈曲，且破壞過程相對(duì)較快。套箍系數(shù)越大，鋼管對(duì)再生混凝土的約束作用越強(qiáng)，能夠有效延緩鋼管的屈曲和再生混凝土的破壞進(jìn)程，提高構(gòu)件的承載能力和變形能力，使得構(gòu)件在破壞時(shí)呈現(xiàn)出更為明顯的塑性特征。再生骨料取代率的增加會(huì)降低再生混凝土的強(qiáng)度和彈性模量，使再生混凝土內(nèi)部的缺陷增多，在軸壓荷載作用下更容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致構(gòu)件的承載能力下降，破壞時(shí)再生混凝土的壓碎程度更為嚴(yán)重，且構(gòu)件的變形能力相對(duì)較弱。六、結(jié)論與展望6.1主要研究成果總結(jié)通過對(duì)圓鋼管再生混凝土長(zhǎng)柱的軸壓試驗(yàn)研究及理論分析，得到以下主要成果：破壞形態(tài)與特征：圓鋼管再生混凝土長(zhǎng)柱在軸壓荷載作用下主要表現(xiàn)為彈塑性失穩(wěn)破壞。鋼管的屈曲位置和程度與長(zhǎng)徑比、套箍系數(shù)等因素密切相關(guān)，長(zhǎng)徑比較小的試件，鋼管通常在中部出現(xiàn)局部屈曲，且屈曲程度相對(duì)較??；隨著長(zhǎng)徑比的增大，鋼管的屈曲位置逐漸向兩端轉(zhuǎn)移，屈曲程度也明顯增大。套箍系數(shù)較大的試件，鋼管對(duì)核心再生混凝土的約束作用較強(qiáng)，鋼管的屈曲出現(xiàn)較晚，且屈曲程度相對(duì)較輕。核心再生混凝土的壓碎程度隨著再生骨料取代率的增加而加劇，再生骨料取代率越高，核心再生混凝土在破壞時(shí)碎塊更加細(xì)小，分布范圍更廣。荷載-變形曲線特性：荷載-變形曲線可分為彈性階段、彈塑性階段和破壞階段。在彈性階段，荷載與變形基本呈線性關(guān)系，再生骨料取代率對(duì)試件的彈性剛度影響較小；進(jìn)入彈塑性階段，曲線開始偏離線性，再生骨料取代率較高的試件，曲線斜率下降更為迅速，剛度下降更快，變形能力相對(duì)較弱；在破壞階段，再生骨料取代率越高，試件的峰值荷載越低，承載能力下降越快。長(zhǎng)徑比增大，試件的彈性階段縮短，彈塑性階段和破壞階段提前出現(xiàn)，曲線斜率下降更快，峰值荷載降低，變形能力增大；套箍系數(shù)增大，試件的彈性階段和彈塑性階段曲線斜率變化相對(duì)較小，峰值荷載提高，破壞階段曲線下降較為平緩，承載能力和變形能力增強(qiáng)。應(yīng)變分布與發(fā)展規(guī)律：在軸壓過程中，核心再生混凝土的應(yīng)變分布在加載初期較為均勻，隨著荷載增加，內(nèi)部微裂紋發(fā)展導(dǎo)致應(yīng)變分布不均勻，且再生骨料取代率越高，應(yīng)變分布的不均勻性越明顯。鋼管的應(yīng)變?cè)趶椥噪A段沿長(zhǎng)度和圓周方向分布較為均勻，隨著荷載增加，局部屈服區(qū)域的應(yīng)變?cè)龃螅阡摴艿膬啥撕椭胁繀^(qū)域應(yīng)變相對(duì)較大。無論是再生混凝土還是鋼管，應(yīng)變都隨荷載增加而增大，在彈性階段應(yīng)變與荷載基本呈線性關(guān)系，進(jìn)入彈塑性階段應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)速率加快。在破壞階段，兩者應(yīng)變急劇增大，再生骨料取代率高的試件應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)更為迅速，套箍系數(shù)大的試件應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)相對(duì)平緩。極限承載力影響因素：再生骨料取代率的增加會(huì)導(dǎo)致圓鋼管再生混凝土長(zhǎng)柱的極限承載力逐漸降低，再生骨料取代率每增加10%，極限承載力平均降低約4%。鋼管壁厚的增大對(duì)極限承載力有顯著的增強(qiáng)作用，鋼管壁厚每增加1mm，極限承載力平均提高約7.5%。長(zhǎng)徑比的增大使試件的極限承載力逐漸降低，當(dāng)長(zhǎng)徑比從10增大到20時(shí)，極限承載力降低了約13%。將試驗(yàn)得到的極限承載力與《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS28:2012）中的公式計(jì)算值對(duì)比，結(jié)果表明該公式對(duì)于圓鋼管再生混凝土長(zhǎng)柱極限承載力的計(jì)算具有一定的適用性，試驗(yàn)值與計(jì)算值的比值在0.95-1.10之間，平均比值約為1.03，但由于再生混凝土材料性能的離散性和公式的簡(jiǎn)化，部分試件計(jì)算值與試驗(yàn)值存在偏差。受力機(jī)理：鋼管與再生混凝土之間存在著復(fù)雜的相互作用，鋼管對(duì)再生混凝土起到約束作用，使其處于三向受壓狀態(tài)，提高抗壓強(qiáng)度和變形能力；再生混凝土對(duì)鋼管提供支撐作用，增強(qiáng)鋼管壁的穩(wěn)定性，二者之間的粘結(jié)作用保證它們?cè)谑芰^程中協(xié)同變形。在軸壓荷載作用下，構(gòu)件從彈性階段到破壞階段，鋼管和再生混凝土的力學(xué)性能和相互作用不斷變化，長(zhǎng)徑比、套箍系數(shù)和再生骨料取代率等因素對(duì)破壞機(jī)理有著顯著影響。6.2研究的創(chuàng)新點(diǎn)與不足本文的研究在多個(gè)方面具有創(chuàng)新之處。在試驗(yàn)設(shè)計(jì)上，系統(tǒng)地考慮了再生骨料取代率、鋼管壁厚和長(zhǎng)徑比等多個(gè)關(guān)鍵參數(shù)對(duì)圓鋼管再生混凝土長(zhǎng)柱軸壓性能的影響，通過合理設(shè)置參數(shù)水平和組合，全面研究了這些因素的單獨(dú)作用以