论文部分内容阅读
近年来,纤维增强复合材料,即Fiber Reinforced Polymer,以下简称FRP,因其具有高强、高效,耐腐蚀等优点,已在土木工程领域得到较为广泛的应用。在一些发达国家,FRP材料不仅应用于混凝土结构的加固和修复工程,而且成功应用于新建的建筑结构中,我国对于FRP约束混凝土的理论研究和试验研究明显落后于美国、日本及许多欧洲国家,起步较晚,而对于将FRP管件直接作为结构材料承担荷载,约束混凝土以减少构件截面等方面的研究更为少见。为此,本文采用试验研究、理论分析及计算模拟相结合的方法,研究GFRP管钢骨高强混凝土组合构件的轴压、偏压及受弯力学性能,以及FRP布钢骨高强混凝土组合构件的受弯及压弯力学性能。主要内容有:通过GFRP管钢骨高强混凝土及GFRP管高强混凝土组合柱轴压试验,研究其工作机理、破坏形态,分析组合柱的承载力、变形、GFRP管和钢骨的应变分布等;分别对纤维不同缠绕角度、不同管壁厚度,不同加载条件、不同混凝土强度、内部含有钢骨或不含钢骨的GFRP管约束混凝土试件进行对比分析。试验结果表明,组合短柱承载力随着管壁厚度的增加及混凝土强度的提高而提高,随着纤维缠绕角度的增大而降低,内部埋设钢骨使其承载力有所提高。分别采用叠加法和极限平衡法给出了轴心受压短柱的极限承载力简化公式;通过GFRP管钢骨高强混凝土组合柱偏压试验,研究其受力性能、破坏形态等,对组合柱的承载力、变形、GFRP管和钢骨的应变分布等进行分析。分别对纤维不同缠绕角度、不同管壁厚度,不同长细比、不同偏心距、不同加载轴(强轴及弱轴)等参数进行对比分析,试验结果表明,组合柱承载力随管壁厚度及截面惯性矩的增加而增加,随偏心距、长细比及纤维缠绕角度的增加而降低。提出了适合组合柱不同破坏模式的承载力计算公式,编制程序对偏压柱进行非线性全过程分析;通过GFRP管钢骨高强混凝土受弯构件试验,对比分析了纤维不同缠绕角度及管壁厚度对组合构件受力性能的影响,试验结果表明,试件抗弯承载力随纤维缠绕角度的增加而降低,随管壁厚度的增加而提高。提出了不同破坏模式下受弯构件的抗弯承载力计算公式,运用纤维模型法研制了该种受弯构件非线性全过程分析程序;通过理论研究对FRP布钢骨高强混凝土纯弯构件及压弯构件的受力性能进行分析。提出了纯弯构件及压弯构件承载力计算公式;对已有FRP布约束高强混凝土应力-应变关系计算公式进行修正;编制程序对FRP布钢骨高强混凝土受弯构件进行非线性全过程分析;基于尖点突变模型的特性和优点,建立长期荷载作用下FRP约束混凝土偏压构件受力性能的尖点突变模型。