新型GFRP-混凝土组合梁受弯性能试验和模拟研究
发布时间：2022-10-11 14:22
新型GFRP-混凝土组合梁是由GFRP型材作为骨架,与混凝土连接起来合成的一种组合梁,是借鉴传统的钢-混凝土组合梁,由GFRP与混凝土共同承担组合梁荷载与变形,使得GFRP与混凝土的变形尽可能一致。这种新型组合形式可以充分发挥GFRP型材抗拉和混凝土抗压各自材料的优势,也可以缓解GFRP材料变形大、刚度小的缺点。因此,GFRP在很多建筑工程中得到了应用。依据新材料规范的计算方法,对GFRP和混凝土组合的梁截面重新进行了理论计算,依据计算得出的理论数据对该组合梁进行试验研究,本文进行了6组GFRP-混凝土组合梁进行抗弯试验,针对组合梁的破坏形态、裂缝的发展、破坏过程、跨中挠度变化情况等进行了深入的试验研究,试验结果和计算结果吻合性较好,记录试验数据并得到GFRP-混凝土梁跨中荷载-挠度、荷载-应变和应变分布曲线。分析并得出结果:GFRP-混凝土组合梁有着良好的力学性能和稳定性能,组合梁整体性也表现的比较好。本文从6组组合梁中选出2组比较有代表性进行Abaqus有限元模拟抗弯试验,为了尽可能模拟试验条件,采用力-时间的方式对组合梁进行模拟分析,通过对比,发现模拟结果与试验结果比较符合,该模...
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 FRP材料的特点
1.3 国内外研究现状
1.3.1 国内研究现状
1.3.2 国外研究与应用现状
1.4 本文研究内容
第2章 组合梁的设计依据
2.1 引言
2.2 本构关系
2.2.1 GFRP的本构关系
2.2.2 混凝土的本构关系
2.3 截面设计
2.3.1 材料选择
2.3.2 设计思路
2.3.3 截面设计
2.3.4 截面形式
第3章 组合梁理论计算
3.1 计算GFRP-混凝土组合梁截面几何特征
3.1.1 中和轴在腹板上(h-h_3≤x≤h)
3.1.2 中和轴处于腹板上方的混凝土内(x≤h-h_3)
3.2 组合梁弹性抗弯承载力分析
3.2.1 中和轴在腹板上
3.2.2 中和轴在腹板上方混凝土内
3.3 组合梁的极限承载力
3.3.1 少筋破坏
3.3.2 适筋破坏
3.3.3 超筋破坏
3.4 本章小结
第4章 GFRP-混凝土组合梁的试验
4.1 引言
4.2 构件制作
4.2.1 GFRP型材订制
4.2.2 制作成型
4.3 材性试验
4.4 试验方案
4.4.1 设计试验
4.4.2 加载仪器及测点布置
4.4.3 测试内容
4.4.4 加载制度
4.5 本章小结
第5章 试验结果分析
5.1 引言
5.2 实验过程和现象
5.2.1组合梁L1
5.2.2组合梁L2
5.2.3组合梁L3
5.2.4组合梁L4
5.2.5组合梁L5
5.2.6组合梁L6
5.2.7 试验现象及破坏过程归纳
5.3 组合梁试验数据分析
5.3.1 荷载-跨中挠度曲线分析
5.3.2 梁跨中底部GFRP应变曲线
5.3.3 沿截面高度方向GFRP型材应变分布
5.3.4 实验结果
第6章 GFRP-混凝土组合梁的模拟分析
6.1 引言
6.2 Abaqus模拟组合梁
6.2.1 Abaqus建模和材料属性
6.2.2 模型装配与分析步
6.2.3 定义接触面间的相互约束
6.2.4 定义荷载与边界条件
6.2.5 划分网格
6.2.6 提交分析作业
6.3 模型的后处理
6.3.1 分析变形云图
6.3.2 荷载-跨中挠度曲线
6.3.3 组合梁应力分布
6.3.4 模拟主要结论
6.4 总结
结论与展望
结论
展望
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的学术成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]钢框架优化设计及其抗震性能分析[J]. 薛建阳,黄小刚,高卫欣,韩琛,翟磊. 西安建筑科技大学学报(自然科学版). 2015(03)
[2]GFRP工字型材抗压性能试验及分析[J]. 陈云鹤,张广友,金广谦. 国防交通工程与技术. 2012(03)
[3]GFRP-混凝土组合桥面板设计及试验研究[J]. 范海丰,刘玉擎,代亮. 防灾减灾工程学报. 2010(S1)
[4]混杂FRP-混凝土T形组合梁受弯性能试验研究[J]. 张普,朱虹,孟少平,雷云,吴刚,吴智深. 东南大学学报(自然科学版). 2010(03)
[5]新型FRP-混凝土组合桥面板的初步设计[J]. 邓宗才,李建辉. 玻璃钢/复合材料. 2007(06)
[6]FRP-混凝土组合梁/板研究与应用进展[J]. 王言磊,欧进萍. 公路交通科技. 2007(04)
[7]创新设计的FRP-混凝土组合梁基本力学性能（英文）[J]. 王言磊,欧进萍. 西安建筑科技大学学报(自然科学版). 2006(04)
[8]水利工程耐久性和合理使用年限的探讨[J]. 柏宝忠,王以仁. 人民长江. 2004(09)
[9]混杂FRP管约束混凝土组合梁的研究Ⅱ:延性性能研究[J]. 袁华,薛元德,梁中全. 玻璃钢/复合材料. 2004(04)
[10]GFRP空心板静载试验研究及分析[J]. 冯鹏,叶列平. 工业建筑. 2004(04)
博士论文
[1]钢-FRP-混凝土组合梁桥构件的受力性能与设计方法研究[D]. 黄辉.东南大学 2016
[2]新型钢—混凝土组合结构研究[D]. 王皓磊.湖南大学 2012
硕士论文
[1]FRP管—混凝土—钢管组合梁受弯性能研究[D]. 黄隆琳.东北石油大学 2019
[2]考虑界面滑移和剪切变形影响的GFRP-混凝土组合梁变形分析[D]. 许洪浩.北京交通大学 2019
[3]GFRP-混凝土组合梁弯曲性能及损伤预警研究[D]. 胡春阳.北京交通大学 2017
[4]GFRP-混凝土组合梁受弯性能有限元分析[D]. 罗垚.东华理工大学 2016
[5]箱型GFRP-混凝土组合梁抗弯性能试验研究与数值模拟[D]. 张涛.西安建筑科技大学 2015
[6]FRP-混凝土组合梁受弯性能理论分析及其数值模拟研究[D]. 廖乐佳.湖南大学 2014
[7]新型GFRP—混凝土组合梁设计与理论研究[D]. 周鹏.哈尔滨工程大学 2014
[8]中欧混凝土结构设计规范对比研究[D]. 夏进.武汉工程大学 2014
[9]FRP箱形梁与混凝土板组合梁受力性能分析[D]. 张朴.东北大学 2009
[10]GFRP套管钢筋混凝土柱轴压力学性能研究[D]. 崔文涛.大连理工大学 2007
本文编号：3690729
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 FRP材料的特点
1.3 国内外研究现状
1.3.1 国内研究现状
1.3.2 国外研究与应用现状
1.4 本文研究内容
第2章 组合梁的设计依据
2.1 引言
2.2 本构关系
2.2.1 GFRP的本构关系
2.2.2 混凝土的本构关系
2.3 截面设计
2.3.1 材料选择
2.3.2 设计思路
2.3.3 截面设计
2.3.4 截面形式
第3章 组合梁理论计算
3.1 计算GFRP-混凝土组合梁截面几何特征
3.1.1 中和轴在腹板上(h-h_3≤x≤h)
3.1.2 中和轴处于腹板上方的混凝土内(x≤h-h_3)
3.2 组合梁弹性抗弯承载力分析
3.2.1 中和轴在腹板上
3.2.2 中和轴在腹板上方混凝土内
3.3 组合梁的极限承载力
3.3.1 少筋破坏
3.3.2 适筋破坏
3.3.3 超筋破坏
3.4 本章小结
第4章 GFRP-混凝土组合梁的试验
4.1 引言
4.2 构件制作
4.2.1 GFRP型材订制
4.2.2 制作成型
4.3 材性试验
4.4 试验方案
4.4.1 设计试验
4.4.2 加载仪器及测点布置
4.4.3 测试内容
4.4.4 加载制度
4.5 本章小结
第5章 试验结果分析
5.1 引言
5.2 实验过程和现象
5.2.1组合梁L1
5.2.2组合梁L2
5.2.3组合梁L3
5.2.4组合梁L4
5.2.5组合梁L5
5.2.6组合梁L6
5.2.7 试验现象及破坏过程归纳
5.3 组合梁试验数据分析
5.3.1 荷载-跨中挠度曲线分析
5.3.2 梁跨中底部GFRP应变曲线
5.3.3 沿截面高度方向GFRP型材应变分布
5.3.4 实验结果
第6章 GFRP-混凝土组合梁的模拟分析
6.1 引言
6.2 Abaqus模拟组合梁
6.2.1 Abaqus建模和材料属性
6.2.2 模型装配与分析步
6.2.3 定义接触面间的相互约束
6.2.4 定义荷载与边界条件
6.2.5 划分网格
6.2.6 提交分析作业
6.3 模型的后处理
6.3.1 分析变形云图
6.3.2 荷载-跨中挠度曲线
6.3.3 组合梁应力分布
6.3.4 模拟主要结论
6.4 总结
结论与展望
结论
展望
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的学术成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]钢框架优化设计及其抗震性能分析[J]. 薛建阳,黄小刚,高卫欣,韩琛,翟磊. 西安建筑科技大学学报(自然科学版). 2015(03)
[2]GFRP工字型材抗压性能试验及分析[J]. 陈云鹤,张广友,金广谦. 国防交通工程与技术. 2012(03)
[3]GFRP-混凝土组合桥面板设计及试验研究[J]. 范海丰,刘玉擎,代亮. 防灾减灾工程学报. 2010(S1)
[4]混杂FRP-混凝土T形组合梁受弯性能试验研究[J]. 张普,朱虹,孟少平,雷云,吴刚,吴智深. 东南大学学报(自然科学版). 2010(03)
[5]新型FRP-混凝土组合桥面板的初步设计[J]. 邓宗才,李建辉. 玻璃钢/复合材料. 2007(06)
[6]FRP-混凝土组合梁/板研究与应用进展[J]. 王言磊,欧进萍. 公路交通科技. 2007(04)
[7]创新设计的FRP-混凝土组合梁基本力学性能（英文）[J]. 王言磊,欧进萍. 西安建筑科技大学学报(自然科学版). 2006(04)
[8]水利工程耐久性和合理使用年限的探讨[J]. 柏宝忠,王以仁. 人民长江. 2004(09)
[9]混杂FRP管约束混凝土组合梁的研究Ⅱ:延性性能研究[J]. 袁华,薛元德,梁中全. 玻璃钢/复合材料. 2004(04)
[10]GFRP空心板静载试验研究及分析[J]. 冯鹏,叶列平. 工业建筑. 2004(04)
博士论文
[1]钢-FRP-混凝土组合梁桥构件的受力性能与设计方法研究[D]. 黄辉.东南大学 2016
[2]新型钢—混凝土组合结构研究[D]. 王皓磊.湖南大学 2012
硕士论文
[1]FRP管—混凝土—钢管组合梁受弯性能研究[D]. 黄隆琳.东北石油大学 2019
[2]考虑界面滑移和剪切变形影响的GFRP-混凝土组合梁变形分析[D]. 许洪浩.北京交通大学 2019
[3]GFRP-混凝土组合梁弯曲性能及损伤预警研究[D]. 胡春阳.北京交通大学 2017
[4]GFRP-混凝土组合梁受弯性能有限元分析[D]. 罗垚.东华理工大学 2016
[5]箱型GFRP-混凝土组合梁抗弯性能试验研究与数值模拟[D]. 张涛.西安建筑科技大学 2015
[6]FRP-混凝土组合梁受弯性能理论分析及其数值模拟研究[D]. 廖乐佳.湖南大学 2014
[7]新型GFRP—混凝土组合梁设计与理论研究[D]. 周鹏.哈尔滨工程大学 2014
[8]中欧混凝土结构设计规范对比研究[D]. 夏进.武汉工程大学 2014
[9]FRP箱形梁与混凝土板组合梁受力性能分析[D]. 张朴.东北大学 2009
[10]GFRP套管钢筋混凝土柱轴压力学性能研究[D]. 崔文涛.大连理工大学 2007
本文编号：3690729
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