二次受力下玄武岩纤维加固混凝土矩形柱的轴压性能研究

发布时间：2017-05-02 10:14

  本文关键词：二次受力下玄武岩纤维加固混凝土矩形柱的轴压性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)作为一种新型复合材料因具有较高的强度、较好的延性、耐高温、耐腐蚀、施工方便等特性以及在加固成本方面的突出优势,其在建筑结构加固领域已被广泛重视并得到应用。二次受力问题在实际工程加固中不可避免,即原混凝土结构在工程加固前已经受力,加固过程中不可能处于完全卸载状态,加固后的新结构又继续受力,使得混凝土结构出现应力、应变水平滞后现象。现有大量关于应用纤维增强复合材料(FRP)加固混凝土柱以提高其轴压极限承载力的研究,但多以无初始荷载作用为前提,即不考虑二次受力问题,不符合加固工程实际。本文正以加固工程实际为出发点,对二次受力下BFRP连续环向包裹混凝土矩形柱的轴压性能进行了研究。通过3组12根BFRP加固混凝土矩形柱的轴压试验,研究了二次受力下BFRP加固混凝土矩形柱的轴向受力性能,其涉及了不同加固情况、不同截面尺寸和不同纤维布加固层数等因素对混凝土矩形柱轴压极限承载力及极限压应变的影响。试验结果表明,当初始轴压比为0.7时,二次受力下BFRP加固混凝土矩形柱轴压极限承载力和延性均有明显提高,但提高幅度较无初始荷载作用时有所降低;二次受力下BFRP加固混凝土矩形柱存在尺寸效应,即在试件几何相似条件下,混凝土矩形柱抗压强度随截面尺寸的增大其提高值有所降低,且随纤维布加固层数的增加而增大。论文比较分析了一些现有FRP约束混凝土柱的应力—应变关系模型,依据试验结果提出合理假设,综合考虑截面形状、混凝土强度、纤维布加固有效性、纤维布加固层数和拐角应力集中等因素,对混凝土柱的侧向约束强度进行修正,并在一次受力BFRP加固混凝土矩形柱基础上利用叠加原理和强度代换法建立了二次受力下BFRP加固混凝土矩形柱的抗压强度模型及应力—应变关系模型,所得模型的理论计算值与试验结果吻合较好。最后在此基础上推导了二次受力下BFRP加固混凝土矩形柱轴压承载力的计算方法,所得理论计算值与试验值基本吻合,实现了研究初衷,为加固工程实际提供了一定的参考。
【关键词】：玄武岩纤维(BFRP) 二次受力 混凝土矩形柱 轴压极限承载力 极限压应变 应力—应变关系曲线
【学位授予单位】：吉林建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU375.3
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 课题背景11-12
• 1.2 BFRP的发展与特性12-13
• 1.3 BFRP加固混凝土柱的研究现状13-16
• 1.3.1 国内研究现状13-15
• 1.3.2 国外研究现状15-16
• 1.4 BFRP加固混凝土柱研究中存在的问题16-17
• 1.5 本文研究内容17-19
• 第2章 二次受力BFRP加固混凝土矩形柱的轴压试验19-26
• 2.1 试验构件设计19
• 2.2 试验材料的材性确定19-21
• 2.3 试验加载及测试系统确定21-24
• 2.3.1 试验加载装置21-22
• 2.3.2 试件加载规则22-23
• 2.3.3 试件测点布置23
• 2.3.4 试验数据采集装置23-24
• 2.4 试验流程及注意事项24-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第3章 试验结果与分析26-43
• 3.1 BFRP加固混凝土矩形柱的破坏特征26-30
• 3.1.1 未加固混凝土矩形柱26
• 3.1.2 一次受力加固混凝土矩形柱26-27
• 3.1.3 二次受力加固混凝土矩形柱27-28
• 3.1.4 BFRP加固混凝土矩形柱破坏形态分析28-30
• 3.2 BFRP加固混凝土矩形柱的轴压极限承载力分析30-37
• 3.2.1 未加固混凝土矩形柱30-31
• 3.2.2 一次受力加固混凝土矩形柱31
• 3.2.3 二次受力加固混凝土矩形柱31
• 3.2.4 BFRP加固混凝土矩形柱轴压极限承载力分析31-37
• 3.3 BFRP加固混凝土矩形柱的荷载应变关系分析37-41
• 3.3.1 未加固混凝土矩形柱37
• 3.3.2 一次受力加固混凝土矩形柱37
• 3.3.3 二次受力加固混凝土矩形柱37-38
• 3.3.4 BFRP加固混凝土矩形柱荷载应变关系分析38-41
• 3.4 本章小结41-43
• 第4章 二次受力下BFRP加固混凝土矩形柱的力学模型研究43-73
• 4.1 BFRP约束混凝土柱的机理44-46
• 4.2 二次受力下BFRP约束混凝土矩形柱的受力过程分析46-48
• 4.3 二次受力下BFRP约束混凝土矩形柱的强度模型48-64
• 4.3.1 有效侧向约束强度48-59
• 4.3.2 考虑二次受力的抗压强度59-64
• 4.4 二次受力下BFRP约束混凝土矩形柱的应力—应变模型64-71
• 4.5 本章小结71-73
• 第5章 二次受力下BFRP加固混凝土矩形柱的轴压承载力计算73-77
• 5.1 受压构件正截面加固计算73-74
• 5.2 关于稳定系数的讨论74-75
• 5.3 二次受力下BFRP加固混凝土矩形柱的轴压承载力计算75-76
• 5.4 本章小结76-77
• 结论与展望77-81
• 1 结论77-79
• 2 展望79-81
• 参考文献81-85
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文85-88
• 致谢88

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