钢管混凝土与钢管再生骨料混凝土抗冲击性能研究综述

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摘要：介绍了钢管混凝土（CFST）和钢管再生骨料混凝土（RACFST）抗冲击性能的研究概况，总结了钢管混凝土在应变率、高温、约束系数、材料强度、冲击能量和外包约束等不同因素影响下冲击性能的相关研究成果，列举出目前对于钢管再生混凝土研究的不足之处。根据钢管混凝土抗冲击性能以及再生骨料混凝土相关特性，推测了钢管再生骨料混凝土的抗冲击性能。结果表明：钢管再生骨料混凝土具有良好抗冲击性能，相关结论为钢管再生骨料混凝土抗冲击性能的进一步研究提供了参考。

关键词：抗冲击性能；钢管混凝土；动态力学性能；钢管再生骨料混凝土；落锤

中图分类号：TU398文献标志码：A

Abstract： The general research situations of the impacts of concretefilled steel tube （CFST） and recycled aggregate concretefilled steel tube （RACFST） were introduced. The relevant research results of the impact property of CFST under different factors， such as strain rate， high temperature， constraint coefficient， material strength， impact energy and outsourcing constraints， were summarized. The current research results were summarized and the shortage of the current research were listed. According to the impact of CFST and the related properties of recycled aggregate concrete， the impact resistance of recycled aggregate concrete were speculated. The results show that RACFST has good impact resistance. The relevant conclusions indicate the direction of the further research on the impact property of RACFST.

Key words： impact resistance； concretefilled steel tube； dynamic mechanical property； recycled aggregate concretefilled steel tube； drop hammer

0引言

钢管混凝土是指在钢管内填充普通混凝土而制成的构件，钢管混凝土将钢材和混凝土优势互补，既能借助内填混凝土提高钢管壁受压时的稳定性，又因钢管的套箍约束使内部混凝土处于三向受压而提高了抗压强度，同时也提高了延性。钢管混凝土因其优越的力学性能和良好的抗震性能在高层和超高层建筑中被广泛应用。另外，人们将废弃的混凝土块经过破碎、清洗、分级后，按一定比例与级配混合，部分或全部代替砂石等天然骨料（主要是粗骨料），再加入水泥、水等配成新的混凝土，这就是再生骨料混凝土。然而再生骨料混凝土因为骨料表面附有旧砂浆，破碎过程容易导致微裂纹产生等使其性能与普通混凝土有所区别。为了更好地利用再生骨料混凝土，一些学者将再生骨料混凝土填入钢管构成钢管再生骨料混凝土，期望它能充分发挥两者的优势，获得更加优越的工作性能。

针对汽车撞击房屋结构、高架桥墩、轮船撞击桥墩和恐怖袭击等时有发生的冲击现象，为了更好地了解和推广钢管混凝土，学者对其抗冲击性能进行了应变率、高温、约束系数、材料强度、冲击能量、外包约束、边界条件和冲击部位等不同因素影响的研究[1]，得到了一些重要结论。然而钢管再生骨料混凝土抗冲击性能的研究则相对较少，同时由于再生骨料混凝土力学性能的变异性，时常得到不一致的结论，使得需要进行大量试验研究才能获知钢管再生骨料混凝土的抗冲击性能。

本文通过梳理相关文献，着重介绍和分析了近些年来钢管混凝土和钢管再生骨料混凝土的重要研究成果。按照钢管混凝土轴向冲击、侧向冲击顺序进行了综述和分析，并依据这些结论结合再生骨料混凝土的特性，对钢管再生骨料混凝土受冲击性能进行了推测。

1钢管混凝土受冲击性能

钢管混凝土所受冲击从不同的冲击方向可以分为轴向冲击和侧向冲击，其中轴向冲击从应变率水平由低到高常采用液压装置、落锤、霍普金森杆（SHPB）、轻气泡冲击等进行试验。

1.1轴向冲击

1.1.1液压试验系统

陈肇元等[2]采用42根具有不同配筋率以及长径比的钢管混凝土柱进行了静载和快速加载对比试验，并进行了爆炸曲线加载试验。结果表明，钢管混凝土柱有较好的延性，快速加载与静载无本质区别，但强度和刚度有所增加。

1.1.2落锤冲击

Prichard等[3]用落锤进行了钢管混凝土的冲击试验，发现相比素混凝土，钢管混凝土的承载力显著提高，随着加载速度以及钢管壁厚的增加，接触力都有提高；同时对破坏形式、冲击力、钢管表面应变与素混凝土柱、铝管和外包塑料管柱进行了比较分析。

李静[4]对16根钢管混凝土短柱进行落锤冲击试验，结果表明钢管壁厚对冲击荷载有一定影响。在钢管壁厚超过限值后，冲击承载力随着钢管壁厚增加而增大，但趋势逐渐减缓。李珠等[5]对16根钢管混凝土短柱进行了轴向冲击试验以及仿真分析，得到了与文献[4]一致的结论，试验结果还表明，纵向变形和冲击速度呈线性关系，径向变形和速度呈二次曲线关系，且试件上点的纵向应变大于其环向应变。