FRP约束混凝土柱的增强、增韧性能研究

论文摘要

FRP(Fiber Reinforced Plastics)在旧结构加固中以提高结构承载力——“增强”为目的的试验、应用已经广泛开展,对于FRP约束混凝土结构作为新建结构增强、增韧作用的研究处于初期研究阶段。初期研究表明采用FRP约束钢筋混凝土柱,能够最大限度地发挥混凝土、钢筋和FRP的力学性能,大大地提高约束混凝土结构的承载力和改善其延性性能。为了更好地研究混凝土材料本身受FRP约束后的性能,本文进行FRP约束素混凝土柱在单调轴心受压作用下的试验研究。试验从改善结构延性的角度系统地研究了不同的FRP类型,不同截面形式的柱、不同的包裹方式和包裹层厚的FRP约束混凝土柱的力学性能,得到了FRP约束混凝土柱的受力规律,并采用有限元软件验证约束混凝土的增强增韧机理的,为FRP约束混凝土柱的新结构设计提供了目标和方法。同时,为了考察结构(或构件)在经过一次或多次如地震等随机或有规律地加卸作用后的使用性能,本文还对二次加载后的承载和延性性能进行了初步研究,研究表明FRP约束混凝土柱构件的强度、刚度没有降低,延性随着混凝土不可恢复塑性变形的产生,有所降低,但整个构件还能够满足设计要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 FRP材料概述
• 1.1.1 CFRP概述
• 1.1.2 GFRP概述
• 1.1.3 FRP材料的特点
• 1.2 FRP在混凝土结构中的应用
• 1.2.1 应用研究背景
• 1.2.2 FRP增强混凝土结构的研究现状
• 1.3 FRP约束混凝土柱增强、增韧的必要性
• 1.3.1 FRP增强混凝土柱需要进一步研究的问题
• 1.3.2 FRP约束混凝土柱增强、增韧的必要性
• 1.3.3 FRP约束混凝土作为新建结构柱的研究
• 1.4 本文研究的主要内容
• 1.4.1 研究路线
• 1.4.2 主要研究内容
• 第二章 FRP约束混凝土柱作用机理分析
• 2.1 混凝土受压破坏形态
• 2.1.1 混凝土单调轴心受压
• 2.1.2 混凝土三轴应力状态
• 2.2 FRP约束混凝土柱的受力分析
• 2.2.1 FRP约束混凝土圆柱受力分析
• 2.2.2 FRP约束混凝土方柱受力分析
• 2.2.3 FRP条带约束混凝土柱的受力分析
• 2.3 FRP约束混凝土柱的有限元模拟定性分析
• 2.3.1 模型的建立
• 2.3.2 计算结果及分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 FRP约束混凝土柱的增强、增韧实验研究
• 3.1 实验设计
• 3.1.1 实验柱的分组及对比情况
• 3.1.2 实验柱的制作
• 3.2 材料性能试验
• 3.2.1 混凝土的强度
• 3.2.2 FRP及其组成材料的力学性能
• 3.3 实验过程
• 3.3.1 试验准备
• 3.3.2 观测方案和测点布置
• 3.3.3 加载方式
• 3.4 轴心受压试验结果
• 3.4.1 普通柱的实验结果
• 3.4.2 GFRP约束混凝土柱的实验结果
• 3.4.3 CFRP约束混凝土柱的实验结果
• 3.5 本章小结
• 3.5.1 破坏形态
• 3.5.2 试验对比得出的一般规律
• 第四章 FRP约束混凝土柱增强、增韧性能与规律
• 4.1 FRP约束混凝土柱增强性能规律
• 4.1.1 GFRP约束混凝土柱增强性能规律
• 4.1.2 CFRP约束混凝土柱增强性能规律
• 4.2 单调荷载作用下延性的概念及计算方法
• 4.2.1 单调荷载作用下延性的概念
• 4.2.2 延性系数的计算方法
• 4.2.3 屈服点（Y）和极限点（U）的确定
• 4.3 本文采用的延性系数计算方法
• 4.4 FRP约束混凝土柱增韧性能分析
• 4.4.1 FRP约束混凝土方柱增韧性能分析
• 4.4.2 FRP约束混凝土圆柱增韧性能分析
• 4.5 本章小结
• 4.5.1 FRP约束混凝土柱增强性能规律
• 4.5.2 FRP约束混凝土柱增韧性能规律
• 第五章 FRP约束混凝土柱增强、增韧二次加载试验研究
• 5.1 FRP约束混凝土柱二次加载试验方案
• 5.2 二次加载的破坏破坏形态
• 5.2.1 GFRP约束混凝土方柱破坏过程分析
• 5.2.2 CFRP约束混凝土方柱破坏过程分析
• 5.3 FRP约束混凝土柱二次加载试验分析
• 5.3.1 荷载—位移曲线与加、卸载规律分析
• 5.3.2 荷载—应变曲线分析
• 5.3.3 二次承载力分析
• 5.3.4 二次加载延性性能分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 本文结论
• 6.2 存在的问题及今后研究方向
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间的科研成果及发表的论著