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蒸压粉煤灰砖砌体受力性能试验与理论研究

作　者: 徐春一
导　师: 刘明
学　校: 大连理工大学
专　业: 结构工程
关键词: 蒸压粉煤灰砖抗压强度抗剪强度偏心距高厚比
分类号: TU364
类　型: 博士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

蒸压粉煤灰砖具有低碳、节能、利废等优点。早期由于生产工艺等原因,蒸压粉煤灰砖的耐久性较差,使其使用受到限制。通过对压制成型等工艺环节的改进,砖的强度和耐久性有了很大提高。为了合理地应用经高压多次排气压制成的蒸压粉煤灰砖,及为编制中国工程建设标准化协会标准《蒸压粉煤灰砖建筑技术规范》提供试验及理论依据,本文做了如下工作：(1)研究蒸压粉煤灰砖砌体的轴心受压力学性能。对45个砌体试件进行试验,考虑了由砂浆强度对砌体抗压强度的影响,以及与烧结粘土砖砌体的受压性能进行对比。对受压砌体的工作机理进行分析,根据数理统计法和弹性理论分析法建立蒸压粉煤灰砖砌体抗压强度平均值计算公式。并给出了蒸压粉煤灰砖砌体抗压计算的设计指标。(2)研究蒸压粉煤灰砖砌体沿通缝截面的受剪力学性能。对78个砌体试件进行通缝抗剪试验。考虑了不同强度等级普通砂浆和专用砂浆对砌体抗剪强度的影响,并与烧结粘土砖砌体的抗剪性能对比。结合现有规范和可靠度理论给出抗剪计算的设计指标并分别提出专用砂浆砌筑及普通砂浆砌筑的蒸压粉煤灰砖砌体抗剪强度平均值计算公式。(3)研究蒸压粉煤灰砖砌体本构关系。基于试验测得应力—应变曲线,并与国内外相关研究进行对比分析,按对数函数形式和多项式形式提出蒸压粉煤灰砖砌体的本构关系表达式。通过对试验数据的数理统计分析,给出蒸压粉煤灰实心砖和多孔砖砌体弹性模量及泊松比设计指标。(4)研究偏心率对蒸压粉煤灰砖砌体受压力学性能的影响。对52个砌体试件进行偏心受压试验,研究偏心率对试件的受力与变形性能、破坏过程及特征的影响。并与烧结粘土砖砌体进行对比。应用ANSYS有限元分析软件对砌体偏心受压进行数值模拟。根据平截面假定,结合砌体偏心受压试验和数值模拟研究,提出蒸压粉煤灰砖砌体偏心受压承载力计算公式。确定了蒸压粉煤灰砖受压构件偏心距限值的取值。(5)研究高厚比对蒸压粉煤灰砖砌体长柱受压性能的影响。对不同高厚比的21个砌体长柱试件进行轴心受压试验,了解砌体轴心受压长柱的破坏特征以及高厚比对承载力影响的变化规律。分析荷载—挠度曲线、荷载—轴向变形曲线及应力-应变曲线的开展规律。并与烧结粘土砖长柱的力学性能进行对比。应用ANSYS有限元分析软件对砌体长柱的受力性能进行数值模拟。并将承载力实测值、模拟值与现行规范公式计算值进行对比,确定了蒸压粉煤灰砖砌体长柱轴心受压承载力计算公式及允许高厚比取值。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-11
1 绪论  11-23
  1.1 课题背景  11-12
  1.2 国内外研究概况  12-20
    1.2.1 蒸压粉煤灰砖砌体的受力性能  12-15
    1.2.2 蒸压粉煤灰砖砌体的本构关系  15-17
    1.2.3 蒸压粉煤灰砖砌体的数值模拟  17-18
    1.2.4 国内外研究存在的问题  18-20
  1.3 本文研究的主要工作  20-23
2 蒸压粉煤灰砖砌体受压力学性能  23-47
  2.1 引言  23
  2.2 所用材料材性试验  23-30
    2.2.1 蒸压粉煤灰砖  23-27
    2.2.2 砌筑砂浆  27-30
  2.3 蒸压粉煤灰砖砌体轴心受压试验  30-38
    2.3.1 试件设计与制作  30-32
    2.3.2 试验装置及量测方法  32-33
    2.3.3 试验步骤  33
    2.3.4 试验现象分析  33-35
    2.3.5 试验结果分析  35-38
  2.4 受压砌体的工作机理  38-39
  2.5 抗压强度平均值计算公式  39-45
    2.5.1 数理统计方法  39-42
    2.5.2 弹性理论方法  42-45
  2.6 抗压强度标准值和设计值  45-46
  2.7 本章小结  46-47
3 蒸压粉煤灰砖砌体受剪力学性能  47-61
  3.1 引言  47
  3.2 试验概况  47-52
    3.2.1 试件设计与制作  47-51
    3.2.2 加载方法及试验过程  51-52
  3.3 试验结果分析  52-54
    3.3.1 试验现象及破坏过程  52-53
    3.3.2 抗剪强度试验结果分析  53-54
  3.4 抗剪强度平均值计算公式  54-56
  3.5 抗剪强度标准值和设计值取值  56-58
  3.6 本章小结  58-61
4 蒸压粉煤灰砖砌体本构关系  61-79
  4.1 引言  61
  4.2 单轴受压砌体本构关系  61-70
    4.2.1 砌体的应力—应变全曲线  61-62
    4.2.2 现有本构关系表达式  62-65
    4.2.3 本文提出的蒸压粉煤灰砖砌体本构关系  65-68
    4.2.4 砌体本构关系表达式的比较和分析  68-70
  4.3 砌体弹性模量  70-74
    4.3.1 弹性模量实测值  70
    4.3.2 弹性模量设计指标  70-72
    4.3.3 加载过程中弹性模量变化规律  72-73
    4.3.4 蒸压粉煤灰砖和砂浆弹性模量取值  73-74
  4.4 砌体泊松比  74-76
    4.4.1 泊松比实测值  74-75
    4.4.2 与国内外研究结果对比分析  75-76
    4.4.3 泊松比设计指标  76
  4.5 本章小结  76-79
5 偏心率对蒸压粉煤灰砖砌体受压性能影响  79-109
  5.1 引言  79
  5.2 试验概况  79-81
    5.2.1 试件设计与制作  79-80
    5.2.2 试验装置及量测方法  80-81
    5.2.3 试验步骤  81
  5.3 试验结果分析  81-87
    5.3.1 试验现象及破坏过程  81-84
    5.3.2 截面应变分布  84-85
    5.3.3 偏心受压承载力试验结果  85-87
  5.4 偏心影响系数分析  87-93
    5.4.1 偏心影响系数理论分析  87-90
    5.4.2 偏心影响系数回归分析  90-93
  5.5 运用ANSYS有限元分析软件对公式进行验证  93-105
    5.5.1 有限元分析基本假定  93
    5.5.2 模型介绍及选项设置  93-97
    5.5.3 模拟结果与试验结果对比分析  97-100
    5.5.4 扩大参数模拟对提出公式进行修正  100-105
  5.6 偏心受压承载力计算公式  105-106
  5.7 偏心距限值取值  106-107
  5.8 本章小结  107-109
6 高厚比对蒸压粉煤灰砖砌体长柱受压性能影响  109-127
  6.1 引言  109
  6.2 试验概况  109-111
    6.2.1 试件设计与制作  109-110
    6.2.2 试验装置  110
    6.2.3 加载方案及量测方法  110-111
  6.3 试验结果  111-118
    6.3.1 破坏过程及特征  111-115
    6.3.2 截面应变分布  115
    6.3.3 荷载—轴向变形曲线  115-116
    6.3.4 荷载—挠度曲线  116-117
    6.3.5 承载力试验结果  117-118
  6.4 对试验进行数值模拟验证  118-122
    6.4.1 模型选择  118
    6.4.2 选项设置  118-119
    6.4.3 试验结果与模拟结果对比分析  119-122
  6.5 轴心受压长柱承载力计算公式  122-124
  6.6 允许高厚比取值  124-125
  6.7 本章小结  125-127
7 结论与展望  127-129
  7.1 结论  127-128
  7.2 展望  128-129
参考文献  129-135
攻读博士学位期间发表学术论文情况  135-136
攻读博士学位期间获奖情况  136-137
致谢  137-138
作者简介  138-139
论文创新点摘要  139-140

蒸压粉煤灰砖砌体受力性能试验与理论研究

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