RPC-FRP预制管混凝土组合柱轴压性能试验研究

发布时间：2020-05-12 16:06

【摘要】：海洋工程面临海洋严苛环境的考验,目前传统的钢筋混凝土结构尚无很好的办法克服这种挑战。本文在国内外对活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,简称RPC)和纤维复合材料筋(Fiber Reinforce Polymer/Plastic,简称FRP)的相关研究基础上,针对海洋结构存在的问题,提出了一种适用于海洋工程的组合结构—RPC-FRP预制管混凝土组合柱(concrete with seawater and sea sand filled RPC-FRP tube,简称SCC-RPCT)。其技术方案为:将CFRP箍筋配置到RPC中制作成空心预制薄壁管,再在预制管内现浇海水海砂混凝土形成组合柱。本文为了研究CFRP筋的基本力学性能和CFRP封闭箍筋的搭接性能,对18个CFRP筋基本力学试验试件和48个搭接性能试验试件进行轴向拉伸试验研究。为了研究SCC-RPCT组合柱的轴心抗压基本性能、破坏形态和CFRP筋约束效应,制作了并对15个大尺寸结构柱试件进行轴压试验。设计和制作了9个3mmCFRP筋和9个6mmCFRP筋共18个基本力学性能试验试件,并对其进行轴向拉伸试验,研究不同套管锚固长度、表面粘砂与否对试验的影响,并由试验结果计算得出CFRP筋的基本力学参数。试验结果表明:锚固长度越大,试件越容易发生有效破坏,表面粘砂能够提高无效破坏时试件的极限拉伸强度。设计并制作了24个3mmCFRP筋搭接性能试验和24个6mm共48个搭接性能试件,并对其进行轴向拉伸,以研究不同搭接方式和搭接长度对CFRP筋搭接段的受力性能的影响。结果表明:搭接长度越大,搭接段的强度越大;不同搭接方式的试件其搭接段的受拉强度有所不同。设计和制作了12个SCC-RPCT组合柱试件和3个CFRP筋约束混凝土柱(CFRP Confined Concrete,简称FCC)进行单调轴压试验研究。探索不同箍筋间距及搭接方式对试件轴压承载力、变形性能破坏形态等影响并与FCC柱进行对比。实验结果表明:SCC-RPCT试件在达到极限荷载时RPC预制管的保护层只出现少许裂缝而不会像FCC柱一样保护层几乎完全掉落,且相同箍筋间距和搭接方式的SCC-RPCT组合柱的轴压承载力要远高于FCC柱;SCC-RPCT试件箍筋间距越小,试件的轴压承载力越高,变形性能也越好;而三种不同搭接方式的试件在箍筋间距一定时,对SCC-RPCT的试验结和力学性能影响较小。采用受广泛应用的Mander箍筋约束混凝土模型和CFRP筋约束混凝土模型Afifi模型及课题组提出的针对于RPC预制管组合柱(Concrete-filled RPC tube,简称CFRT)两种模型对SCC-RPCT试件轴压承载力进行预测,发现均有较大偏差。本文基于Mander模型和Afifi模型并参考CFRT模型的基本形式提出一种针对于SCC-RPCT组合柱的轴压承载力计算模型,根据实际通过引入强度折减系数来考虑RPC管在峰值荷载下开裂强度下降的影响。与实验结果对比表明提出的SCC-RPCT模型能够准确地预测SCC-RPCT试件的轴压强度。
【图文】：

人行桥

Sherbrooke人行桥

跨线桥,步行桥,设计师,法国

8图 1.3 Bourg-lès-Valence OA4 和 OA6 跨线桥2002 年由法国著名设计师 Rudy Riccioti 设计的象征法韩友谊的和平步在首尔建成，如图 1.4 所示[49]。该桥由六段 RPC 预制装配而成，没有使用普筋。该桥建成表明 RPC 在工程应用中达到新的高度。2010 年世界上第一座拱桥—Wild 桥在奥地利建成，如图 1.5 所示[50]。两根单箱式拱肋组成了该桥拱，并用横系梁来凝结拱肋。采用竖向下放式施工。整体造型细巧美观。201捷克的第一座 RPC 人行斜拉桥在 Celakovice 市建成，如图 1.6 所示[51]。该桥预制悬臂拼装法施工，，每个预制节段长 12m，施工快速且便捷。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P75;TU398.9

【参考文献】