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2  試驗(yàn)現(xiàn)象

    所有試件受力過(guò)程基本相近：試件在加載初期處于彈性階段，此時(shí)鋼管柱與再生混凝土之間所受的應(yīng)力較小；當(dāng)荷載繼續(xù)增加到75%P_u時(shí)，再生混凝土橫向變形逐漸增加，并受到鋼管柱的約束作用，鋼管出現(xiàn)掉銹現(xiàn)象；隨著荷載增加到90%P_u附近時(shí)，鋼管中部變形增大，出現(xiàn)明顯的鼓曲現(xiàn)象；當(dāng)荷載快要達(dá)到極限承載力P _u附近時(shí)，柱子上部靠近上端板附近出現(xiàn)鼓曲現(xiàn)象，并發(fā)出破碎的響聲；隨后，荷載開(kāi)始快速下降，軸向位移變化較快，當(dāng)荷載下降到85 010P_u以下時(shí)，試驗(yàn)結(jié)束。

    試件的破壞過(guò)程均經(jīng)歷了彈性階段、彈塑性階段和破壞階段。部分試件PCH2600.1，PCH2800-2．PCHZ1000-1由于長(zhǎng)細(xì)比及偏心距較小，且內(nèi)部再生混凝土在澆筑過(guò)程中粗骨料下沉，導(dǎo)致上部再生混凝土粗骨料較少，強(qiáng)度不足，從而使得試件上部靠近端板附近出現(xiàn)了明顯的鼓曲現(xiàn)象，端部再生混凝土被壓碎，試件發(fā)生材料強(qiáng)度破壞；其余試件由于長(zhǎng)細(xì)比及偏心距較大，受二階效應(yīng)的影響顯著，中部出現(xiàn)明顯的彎曲現(xiàn)象，試件發(fā)生整體失穩(wěn)破壞。試件破壞形態(tài)如圖3所示。

3  試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1荷載一軸向位移關(guān)系曲線

    試驗(yàn)測(cè)得方鋼管再生混凝土長(zhǎng)柱荷載一軸向位移關(guān)系曲線如圖4所示。由圖4可以看出，試件在加載初期處于彈性階段，荷載-軸向位移呈線性變化；隨著鋼管達(dá)到屈服強(qiáng)度，曲線產(chǎn)生轉(zhuǎn)折點(diǎn)，承載力開(kāi)始逐漸下降。其中，試件PCH2800-1．PCHZ1000-1出現(xiàn)了明顯的尖點(diǎn)，這是因?yàn)樵嚰�達(dá)到極限承載力后，靠近上端部鋼管已幾乎完全屈服，混凝土被壓碎所致。其余試件荷載，軸向位移曲線變化較為平緩。偏心距e= 20mm及e=30mm的試件承載力相較于e= 10mm的試件降低2.28%和9. 69%，由此可以看出不同偏心距對(duì)試件承載能力影響較為明顯。

3.2荷載一軸向應(yīng)變關(guān)系曲線

    試驗(yàn)軸向應(yīng)變數(shù)據(jù)通過(guò)在中部粘貼的軸向應(yīng)變片測(cè)得。圖5為偏心距e= 10mm時(shí)，全部試件的荷載-軸向應(yīng)變曲線關(guān)系，圖6為偏心距e= 20mm和e= 30mm時(shí)，試件的荷載，軸向應(yīng)變曲線。

    由圖5可以看出，在相同偏心距的條件下，不同長(zhǎng)細(xì)比試件的荷載一軸向應(yīng)變曲線基本相似，加載初期荷載一軸向應(yīng)變曲線基本保持線性發(fā)展。由于試件PCHZ1000-1,PCH21800-1上部端板加工誤差，導(dǎo)致試件在加載過(guò)程中發(fā)生傾斜，使試件PCH21800-1測(cè)點(diǎn)5所受壓力變小，其壓應(yīng)變變化不明顯，并使試驗(yàn)加載初期，兩試件部分測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)拉應(yīng)變；荷載繼續(xù)增加，試件在0. 71P_u~0.83P_u之間時(shí)鋼管達(dá)到屈服應(yīng)變，且由于偏心距較小，試件呈整體受壓狀態(tài)，應(yīng)變向負(fù)方向發(fā)展；部分試件流幅較短，說(shuō)明方鋼管與再生混凝土之間協(xié)同工作性能較低，沒(méi)能完全發(fā)揮鋼材性能。

    由圖6可以看出，偏心距為20mm及30mm的試件荷載一軸向應(yīng)變曲線變化較為平緩，試件在0. 67P_u~0.73P_u內(nèi)鋼管達(dá)到屈服應(yīng)變，且由于受二階效應(yīng)影響顯著，使得試件發(fā)生整體失穩(wěn)破壞，并產(chǎn)生較長(zhǎng)流幅，說(shuō)明試件延性較好。

3.3荷載．環(huán)向應(yīng)變變化關(guān)系曲線

    圖7為試件中部的荷載一環(huán)向應(yīng)變關(guān)系曲線。從圖中可以看出，試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)由于荷載較小，混凝土與鋼管之間的作用力較小，應(yīng)變呈線性變化；當(dāng)荷載接近0. 74P_u~0.83P_u時(shí)，曲線開(kāi)始逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷�性，并且轉(zhuǎn)變的臨界值與偏心距以及長(zhǎng)細(xì)比有關(guān)；偏心距及長(zhǎng)細(xì)比越大的試件臨界荷載越小，主要因?yàn)槠�心距或長(zhǎng)細(xì)比大的試件受二階效應(yīng)影響顯著，試件較早進(jìn)入塑性階段，最終發(fā)生整體失穩(wěn)破壞。

4  影響因素分析

4.1長(zhǎng)細(xì)比的影響

    圖8為在取代率以及偏心距一定的情況下，不同長(zhǎng)細(xì)比試件的極限承載力。由圖8可以看出，在偏心距一定的情況下，隨著長(zhǎng)細(xì)比的增加，試件極限承載力均逐漸降低,且與試件PCH2600-1相比，極限承載力降低幅度在3%~ 21%之間。試件長(zhǎng)細(xì)比為41. 57，51. 96，62. 35的試件的極限承載力件相對(duì)于長(zhǎng)細(xì)比為34. 64試件的分別降低7.76%，9. 11%，15.5%。

4.2偏心距的影響

    圖9為在相同取代率及相同長(zhǎng)細(xì)比下，不同偏心距對(duì)極限承載力的影響情況。對(duì)于= 34. 64的長(zhǎng)柱試件，當(dāng)偏心距從10mm增大到20，30mm時(shí)，試件的極限承載力呈逐漸下降趨勢(shì)，下降幅度分別為3%，10%。由此可見(jiàn)，在長(zhǎng)細(xì)比以及取代率一定的情況下，隨著試件偏心距的增大，其極限承載力成非線性變化，且降低幅度逐漸增大。

    綜上所述，長(zhǎng)細(xì)比在34. 64~ 51. 96之間的試件極限承載力受偏心距影響更大，即偏心距是主要影響因素；長(zhǎng)細(xì)比= 62. 35及以上試件極限承載力受長(zhǎng)細(xì)比影響更大，即長(zhǎng)細(xì)比是主要影響因素。

5  承載力計(jì)算

    目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)鋼管混凝土相關(guān)構(gòu)件進(jìn)行了大量的研究，并在研究成果的基礎(chǔ)上，各國(guó)都制定了相關(guān)的鋼管混凝土規(guī)范，給出了相應(yīng)的設(shè)計(jì)建議。國(guó)內(nèi)關(guān)于方鋼管混凝土的主要規(guī)范包括《矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》( CECS 159: 2004)（簡(jiǎn)稱規(guī)程CECS 159: 2004）、《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》( DBJ  13-51-2003)（簡(jiǎn)稱規(guī)程DBJ 13-51-2003)、《戰(zhàn)時(shí)軍港搶修早強(qiáng)型組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》( GJB 4142-2000) （簡(jiǎn)稱規(guī)程GJB 4142-2000）等國(guó)內(nèi)技術(shù)規(guī)范。

    本文利用國(guó)內(nèi)常用規(guī)范中鋼管混凝土壓彎構(gòu)件承載力計(jì)算方法進(jìn)行承載力計(jì)算，并同試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，檢驗(yàn)鋼管混凝土規(guī)范對(duì)鋼管再生混凝土的適用性，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4。由于按規(guī)范推薦的壓彎構(gòu)件承載力計(jì)算公式所得結(jié)果較按穩(wěn)定性承載力計(jì)算所得結(jié)果偏大，因此從安全儲(chǔ)備角度出發(fā)，本文統(tǒng)一按相應(yīng)規(guī)范推薦的壓彎構(gòu)件穩(wěn)定性承載力計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算。

    由表4，5可以看出，規(guī)程CECS 159: 2004與規(guī)程DBJ  13 -51-2003計(jì)算結(jié)果較小，與試驗(yàn)結(jié)果相比誤差較大，設(shè)計(jì)偏于保守；而規(guī)程GJB 4142-2000與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好，誤差最小。因此，本文建議采用規(guī)程GJB 4142-2000進(jìn)行方鋼管再生混凝土長(zhǎng)柱的設(shè)計(jì)。

6  結(jié)論

    (1)方鋼管再生混凝土長(zhǎng)柱偏心受壓受力過(guò)程以及破壞形態(tài)和普通鋼管混凝土相似，均經(jīng)歷了彈性階段、彈塑性階段以及破壞階段，主要破壞形態(tài)為整體失穩(wěn)破壞，部分試件由于端部材料強(qiáng)度不足，混凝土被壓碎，鋼管產(chǎn)生局部屈曲導(dǎo)致材料強(qiáng)度破壞；所有試件均在達(dá)到峰值荷載后下降較為平緩，未出現(xiàn)脆性破壞現(xiàn)象。

    (2)在相同偏心距的情況下，試件的極限承載力隨著長(zhǎng)細(xì)比的增加而逐漸降低，且降低幅度在3%~21%之間；在保持長(zhǎng)細(xì)比不變的情況下，隨著偏心距的增加，試件極限承載力逐漸降低，相對(duì)于偏心距e= 10mm的試件，偏心距為20mm和30mm的試件極限承載力分別降低3%，10%。

    (3)通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，長(zhǎng)細(xì)比在34. 64~51. 96之間的試件受偏心距的影響更大，即偏心距為主要影響因素；長(zhǎng)細(xì)比在62. 35以上的試件受長(zhǎng)細(xì)比的影響更大，即長(zhǎng)細(xì)比為主要影響因素。

    (4)利用國(guó)內(nèi)常用的鋼管混凝土規(guī)范中所規(guī)定的壓彎構(gòu)件承載力計(jì)算方法進(jìn)行極限承載力計(jì)算�；�于試驗(yàn)數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果，建議采用規(guī)程GJB4142-2000進(jìn)行鋼管再生混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，計(jì)算結(jié)果與實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果吻合較好。