CFRP约束型钢自应力混凝土柱轴压力学性能研究

发布时间：2020-03-23 04:42

【摘要】：FRP管约束混凝土柱使得FRP的抗拉性能与混凝土的抗压性能有效结合起来,使得混凝土轴压性能提高。同时内置型钢可以有效减小柱截面面积,提高抗震性能。但是大量试验表明FRP对混凝土的约束作用存在滞后性,只有当混凝土受力产生足够的膨胀变形或者裂缝发展到一定程度时FRP才会发挥约束作用。本文在型钢和CFRP管中间浇筑膨胀混凝土来消除这种滞后性,对CFRP约束型钢自应力混凝土柱的轴压力学性能进行试验研究和理论分析,主要研究工作如下:(1)CFRP约束型钢自应力混凝土圆柱轴压力学性能试验研究和理论分析本试验中共制作24个CFRP约束型钢混凝土圆柱,试验的研究参数有CFRP层数、自应力水平(有无自应力)、型钢截面面积。试验结果表明,相对于非自应力试件,自应力试件的标准化的极限荷载、截距和拐点荷载提高,CFRP得到更充分的利用。同时随着CFRP层数的增大,标准化的极限荷载、截距和拐点荷载都增大。已有的强度模型可以比较准确地计算极限应力。同时根据已有模型,计入自应力的影响,拐点荷载的计算值与试验值吻合较好。考虑到型钢的影响,对模型进行修正,极限轴向应变计算较准确。(2)CFRP约束型钢自应力混凝土方柱轴压力学性能试验研究和理论分析本试验中共制作了24个CFRP约束型钢混凝土方柱,试验参数包括CFRP层数、型钢截面面积、自应力水平。结果发现,CFRP对核心型钢混凝土柱起到了很好的约束作用,同时相对于非自应力试件,自应力的作用使得荷载提高率增加。随着层数的增加组合柱极限荷载和极限轴向应变增大,荷载-应变曲线第二段斜率增大。通过将主动约束和被动约束模型结合起来计算CFRP约束型钢自应力混凝土柱的极限应力,试验值与计算值吻合较好。(3)CFRP约束自应力高强混凝土柱的试验研究和理论分析对于CFRP约束高强素混凝土柱,研究了18个CFRP约束高强混凝土圆柱的轴压性能,研究参数包括CFRP层数和自应力水平。可以看出自应力试件的截距、拐点应力、抗压强度都要大于非自应力试件。同时施加预应力后,CFRP的利用率增大。本文引入初始预应力对现有模型进行修正,截距和峰值应力试验结果与计算结果吻合较好。对于CFRP约束型钢自应力混凝土柱,对16个CFRP约束型钢高强混凝土柱进行轴压试验,变量包括CFRP层数和自应力水平。结果表明自应力试件的轴向应变及CFRP破坏应变均大于非自应力试件。CFRP对型钢高强混凝土圆柱的约束效率要高于型钢高强混凝土方柱。对原有CFRP约束混凝土柱的应力和应变的计算模型修正,采用已有应力-应关系模型与试验得到的荷载-应变曲线进行对比,试验曲线与计算曲线吻合较好。
【图文】：

图 1.1 约束方法对应力应变过渡区的 of confinement method on the transition regio过试验探讨了 FRP 约束混凝土的轴心混凝土强度等因素。结果显示，FRP轴向应变

(a) (b)图 1.2 FRP 约束型钢混凝土柱Fig. 1.2 The concrete-encased-steel filled FRP tube (CSFFT) columns凝土的约束有效的限制了型钢的局部屈曲同时避免了型钢的锈的承载力和抗震性能得到大大提高。王连广等[51]对 6 根 GFRP
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU398.9

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本文编号：2596204