风成砂微膨胀CFST的粘结—滑移行为：实验测试与解析建模

摘要 本研究实验和分析探讨了方形钢管与风成砂微膨胀混凝土之间的界面粘结—滑移行为，旨在应用于干旱和半干旱地区天然砂资源稀缺情况下的混凝土充填钢管（CFST）结构。对16个方形CFST试件进行了推出试验，主要变量为宽厚比、风成砂替代率和膨胀剂用量。结果表明，界面粘结—滑移过程可分为三个阶段（OA - AB - BCD），减小宽厚比可使峰值粘结强度提高至56.7%。确定出约35%的风成砂替代率和8%-12%的膨胀剂用量为最优水平，能通过改善基体致密度和有益的自应力提升粘结性能，而较高替代率和膨胀剂过量会导致微裂纹和粘结性能下降。提出了一个参数化的三阶段粘结—滑移本构模型，其模型参数与壁厚、风成砂含量和膨胀剂用量明确相关；预测曲线与试验结果吻合良好。研究结果为利用风成砂混凝土的CFST结构的机理理解和设计提供了指导。