带夹层FRP约束钢管混凝土轴压短柱力学性能研究
发布时间：2021-11-10 22:29
钢管混凝土结构因承载力高、施工方便、抗震性能良好等优点,在高层结构、桥梁结构以及地下工程中具有广泛应用。随着其应用领域的拓展,钢管所处环境越来越恶劣,钢管腐蚀问题越来越突出,为此投入的防腐及养护资金不断增加。为提高钢管混凝土的耐锈蚀性能,课题组提出了一种带夹层FRP约束钢管混凝土构件。该构件通过夹层灌浆料将外层FRP管和内层钢管粘结,在工厂预制成复合管后运至施工现场进行拼装并浇筑混凝土,具有抗锈蚀能力强、受力性能好、可装配施工等优点,在桥梁结构、建筑结构以及海洋平台中具有一定的应用前景和潜力。本文对带夹层FRP约束钢管混凝土结构进行试验研究与有限元分析,主要研究内容如下:（1）完成了3个带夹层FRP约束钢管混凝土试件、3个FRP缠绕钢管混凝土和2个钢管混凝土短柱轴压试验研究,分析了三种试件的破坏现象和轴压力学性能。研究结果表明:外部FRP的约束作用有效地抑制了钢管的屈曲,改变了钢管的破坏模式;夹层的存在提高了试件的承载力和极限变形能力;通过带夹层FRP约束钢管混凝土的加工过程证实了带夹层FRP-钢复合管工厂预制具有可实施性。（2）完成了12个带夹层FRP约束钢管混凝土短柱轴压试验研究,...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
带夹层FRP约束钢管混凝土工程应用示意图
20165201651616538 38 23 232323（a）FIST 试件 （b）FSCC 试件 （c）CFST 试件图 2-1 试件形状及尺寸2.2.2 试件制作2.2.2.1 钢管混凝土试件钢管采用工厂生产的普通直缝焊管，首先将钢管用带锯切割成所需长度（图 2-2（a）），利用车床将两端车平（图 2-2（b）），从而保证钢管端面与管壁的垂直度；然后将加工完成的钢管焊接在预制端板上并注意使端板中心与钢管中心尽量重合，以此作为浇筑核心混凝土的模板；待混凝土到达养护期后，磨平顶端多余的混凝土，并采用高强石膏将核心混凝土补至与钢管端面齐平；最后焊接顶部端板，焊接时将试件倒置，一方面是采取俯焊工艺，保证焊接质量，另一方面是利用试件自重使端板与核心混凝土紧密贴合。
第 2 章 不同组合形式构件对比试验研究2.2.2.2 FRP 缠绕钢管混凝土试件已有文献中多采用手糊工艺缠绕 FRP 制作 FRP 缠绕钢管混凝土，此种方法比较简单，但无法保证缠绕质量，本文根据哈尔滨玻璃钢研究院制作 FRP管的方法，利用缠绕设备直接以钢管为模具进行 FRP 缠绕。首先将合适长度的钢管进行端部加工，制作成模具形式，便于安装在缠绕机床上，并将钢管应变片提前黏贴在钢管外壁上，如图 2-3（a）所示；其次编制程序导入控制计算机，实现自动控制，并根据设计调整缠绕参数；然后配制树脂，使玻璃纤维纱通过树脂槽浸渍树脂，启动机床进行 FRP 缠绕，如图 2-3（b）所示，固化完成后即完成了 FRP 的加工。将制成的 FRP 缠绕钢复合管按照设计尺寸分段切割以及钢管端部处理，保证两端各裸露出 20mm 的距离，便于端板焊接，并且应将两端的 FRP 用铝箔胶带进行防护，避免树脂基体和应变片导线因高温燃烧。以 FRP 缠绕钢复合管为模板进行核心混凝土浇筑，然后进行类似钢管混凝土试件加工的后期处理，最后在两端 20mm 的裸露钢管处缠绕 5 层碳纤维布防止此处钢管首先发生破坏。
【参考文献】：
期刊论文
[1]纤维增强复材-混凝土-钢管组合实心方形短柱轴压承载力分析[J]. 侯玉林,赵均海,曹雪叶. 工业建筑. 2016(12)
[2]圆钢管约束高强灌浆料局部冲切性能研究[J]. 陈建伟,郑玲玲,苏幼坡,张雪娇. 世界地震工程. 2016(04)
[3]FRP管-混凝土-钢管组合短柱轴压性能试验及有限元分析[J]. 任慧韬,郭星,王苏岩. 大连理工大学学报. 2015(06)
[4]GFRP管-钢管双壁约束混凝土组合柱轴压性能与承载力实用计算方法研究[J]. 王俊,刘伟庆,方海,祝露. 建筑结构. 2012(02)
[5]FRP—钢复合管混凝土桥墩设计与应用研究[J]. 翟存林,魏洋,李国芬,曹兴. 公路. 2012(01)
[6]超高层建筑用大直径厚壁钢管加工新技术[J]. 万荣涛. 钢结构. 2009(01)
[7]FRP-混凝土-钢双壁空心管短柱轴心抗压试验研究[J]. 钱稼茹,刘明学. 建筑结构学报. 2008(02)
[8]FRP-混凝土-钢双壁空心管柱抗震性能试验[J]. 钱稼茹,刘明学. 土木工程学报. 2008(03)
[9]CFRP钢管混凝土轴压长柱试验研究[J]. 顾威,赵颖华. 土木工程学报. 2007(11)
[10]FRP管-混凝土-钢管组合柱力学性能的试验研究和理论分析[J]. 滕锦光,余涛,黄玉龙,董石麟,杨有福. 建筑钢结构进展. 2006(05)
博士论文
[1]FRP-混凝土-钢管组合方柱受压性能及承载力计算方法[D]. 王代.郑州大学 2016
[2]FRP-钢管混凝土结构静动力学性能研究[D]. 朱春阳.大连海事大学 2015
[3]钢管混凝土局部受压时的工作机理研究[D]. 刘威.福州大学 2005
硕士论文
[1]GFRP管—混凝土—钢管混凝土组合柱轴压性能试验研究[D]. 刘玉雷.大连理工大学 2014
[2]钢管混凝土系杆拱桥的检测与养护技术研究[D]. 陈叶.华南理工大学 2014
[3]钢管约束型钢混凝土短柱轴压及偏压力学性能研究[D]. 王宣鼎.哈尔滨工业大学 2013
[4]FRP管—高强混凝土—钢管组合短柱轴压性能试验研究[D]. 张冰.哈尔滨工业大学 2009
[5]FRP管钢骨高强混凝土轴心受压组合柱试验研究[D]. 王强稳.东北大学 2008
本文编号：3488062
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
带夹层FRP约束钢管混凝土工程应用示意图
20165201651616538 38 23 232323（a）FIST 试件 （b）FSCC 试件 （c）CFST 试件图 2-1 试件形状及尺寸2.2.2 试件制作2.2.2.1 钢管混凝土试件钢管采用工厂生产的普通直缝焊管，首先将钢管用带锯切割成所需长度（图 2-2（a）），利用车床将两端车平（图 2-2（b）），从而保证钢管端面与管壁的垂直度；然后将加工完成的钢管焊接在预制端板上并注意使端板中心与钢管中心尽量重合，以此作为浇筑核心混凝土的模板；待混凝土到达养护期后，磨平顶端多余的混凝土，并采用高强石膏将核心混凝土补至与钢管端面齐平；最后焊接顶部端板，焊接时将试件倒置，一方面是采取俯焊工艺，保证焊接质量，另一方面是利用试件自重使端板与核心混凝土紧密贴合。
第 2 章 不同组合形式构件对比试验研究2.2.2.2 FRP 缠绕钢管混凝土试件已有文献中多采用手糊工艺缠绕 FRP 制作 FRP 缠绕钢管混凝土，此种方法比较简单，但无法保证缠绕质量，本文根据哈尔滨玻璃钢研究院制作 FRP管的方法，利用缠绕设备直接以钢管为模具进行 FRP 缠绕。首先将合适长度的钢管进行端部加工，制作成模具形式，便于安装在缠绕机床上，并将钢管应变片提前黏贴在钢管外壁上，如图 2-3（a）所示；其次编制程序导入控制计算机，实现自动控制，并根据设计调整缠绕参数；然后配制树脂，使玻璃纤维纱通过树脂槽浸渍树脂，启动机床进行 FRP 缠绕，如图 2-3（b）所示，固化完成后即完成了 FRP 的加工。将制成的 FRP 缠绕钢复合管按照设计尺寸分段切割以及钢管端部处理，保证两端各裸露出 20mm 的距离，便于端板焊接，并且应将两端的 FRP 用铝箔胶带进行防护，避免树脂基体和应变片导线因高温燃烧。以 FRP 缠绕钢复合管为模板进行核心混凝土浇筑，然后进行类似钢管混凝土试件加工的后期处理，最后在两端 20mm 的裸露钢管处缠绕 5 层碳纤维布防止此处钢管首先发生破坏。
【参考文献】：
期刊论文
[1]纤维增强复材-混凝土-钢管组合实心方形短柱轴压承载力分析[J]. 侯玉林,赵均海,曹雪叶. 工业建筑. 2016(12)
[2]圆钢管约束高强灌浆料局部冲切性能研究[J]. 陈建伟,郑玲玲,苏幼坡,张雪娇. 世界地震工程. 2016(04)
[3]FRP管-混凝土-钢管组合短柱轴压性能试验及有限元分析[J]. 任慧韬,郭星,王苏岩. 大连理工大学学报. 2015(06)
[4]GFRP管-钢管双壁约束混凝土组合柱轴压性能与承载力实用计算方法研究[J]. 王俊,刘伟庆,方海,祝露. 建筑结构. 2012(02)
[5]FRP—钢复合管混凝土桥墩设计与应用研究[J]. 翟存林,魏洋,李国芬,曹兴. 公路. 2012(01)
[6]超高层建筑用大直径厚壁钢管加工新技术[J]. 万荣涛. 钢结构. 2009(01)
[7]FRP-混凝土-钢双壁空心管短柱轴心抗压试验研究[J]. 钱稼茹,刘明学. 建筑结构学报. 2008(02)
[8]FRP-混凝土-钢双壁空心管柱抗震性能试验[J]. 钱稼茹,刘明学. 土木工程学报. 2008(03)
[9]CFRP钢管混凝土轴压长柱试验研究[J]. 顾威,赵颖华. 土木工程学报. 2007(11)
[10]FRP管-混凝土-钢管组合柱力学性能的试验研究和理论分析[J]. 滕锦光,余涛,黄玉龙,董石麟,杨有福. 建筑钢结构进展. 2006(05)
博士论文
[1]FRP-混凝土-钢管组合方柱受压性能及承载力计算方法[D]. 王代.郑州大学 2016
[2]FRP-钢管混凝土结构静动力学性能研究[D]. 朱春阳.大连海事大学 2015
[3]钢管混凝土局部受压时的工作机理研究[D]. 刘威.福州大学 2005
硕士论文
[1]GFRP管—混凝土—钢管混凝土组合柱轴压性能试验研究[D]. 刘玉雷.大连理工大学 2014
[2]钢管混凝土系杆拱桥的检测与养护技术研究[D]. 陈叶.华南理工大学 2014
[3]钢管约束型钢混凝土短柱轴压及偏压力学性能研究[D]. 王宣鼎.哈尔滨工业大学 2013
[4]FRP管—高强混凝土—钢管组合短柱轴压性能试验研究[D]. 张冰.哈尔滨工业大学 2009
[5]FRP管钢骨高强混凝土轴心受压组合柱试验研究[D]. 王强稳.东北大学 2008
本文编号：3488062
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