GFRP管钢筋混凝土组合构件徐变效应分析

论文摘要

FRP材料因具有轻质高强、耐腐蚀等优点,自问世以来就备受国内外专家学者的关注,其中以FRP管最具有代表性。GFRP管钢筋混凝土组合构件是在GFRP管内设置纵向受力钢筋(钢筋笼),再在其内浇筑混凝土的一种新型组合构件。一方面,GFRP管通过约束混凝土而改善混凝土的受力性能,增加了组合构件的承载力和抗震延性,特别是GFRP管对内部钢筋和混凝土起到了保护作用；另一方面,内部混凝土能提高薄壁GFRP管的稳定性。目前,国内外许多专家、学者对GFRP管钢筋混凝土构件的力学性能进行研究,主要研究了它的轴心受压、偏心受压和抗弯性能等,而对于混凝土对其徐变效应的影响分析相对较少。在前人研究的基础上,本文进行了GFRP管钢筋混凝土组合构件徐变效应分析,主要研究工作如下：根据GFRP管钢筋混凝土轴心受压构件的受力特点,采用继效流动理论及多轴应力状态下混凝土的徐变理论,给出了计算轴心受压构件考虑和不考虑紧箍力时徐变的计算公式。编制了徐变分析程序,计算了含GFRP率、混凝土强度等级、应力级别、温度等因素对徐变的影响,以及徐变对核心混凝土轴向应力、GFRP管和箍筋紧箍力的影响,温度对构件承载力的影响。在继效流动理论的基础上,对长期荷载作用下GFRP管钢筋混凝土的受弯构件的徐变进行了分析。根据GFRP管钢筋混凝土受力的特点,对计算模型进行简化,提出了一维的GFRP管钢筋混凝土徐变计算公式。运用计算机语言编制徐变程序,通过具体算例分析了含GFRP率、混凝土强度等级、作用弯矩,温度等因素对徐变的影响,进而研究了徐变对核心混凝土轴向应力,及温度对构件承载力的影响。在对GFRP管钢筋混凝土偏心受压构件的力学特性和核心混凝土徐变进行分析的基础上,使用多轴应力状态下混凝土徐变及适用于不断卸载状态混凝土徐变的继效流动理论,建立GFRP管钢筋混凝土偏心受压构件考虑和不考虑紧箍力时的徐变模型。确定初始条件并编制徐变分析程序,计算了含GFRP率、偏心距、偏心轴力、混凝土强度等级、温度对徐变的影响,徐变对核心混凝土轴向应力的影响,温度对承载力的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 国内研究现状
• 1.2.2 国外研究现状
• 1.3 多轴应力状态下的混凝土徐变
• 1.4 材料温度效应
• 1.4.1 混凝土温度效应下的力学性能
• 1.4.2 钢筋温度效应下的力学性能
• 1.4.3 GFRP管温度效应下的力学性能
• 1.5 本文研究内容
• 1.6 小结
• 第2章 GFRP管钢筋混凝土轴心受压构件徐变分析
• 2.1 轴心受压构件初始状态受力分析
• 2.1.1 弹性阶段的紧箍力
• 2.1.2 初始应力分析
• u'>2.1.3 承载力N_u
• 2.2 轴心受压构件徐变理论计算公式
• 2.2.1 忽略紧箍力
• 2.2.2 考虑紧箍力
• 2.3 主要设计参数对构件徐变的影响
• 2.3.1 应力级别的影响
• 2.3.2 含GFRP率的影响
• 2.3.3 混凝土强度等级的影响
• 2.3.4 温度的影响
• 2.4 徐变与温度对轴心受压构件的影响
• 2.4.1 徐变对核心混凝土轴向应力的影响
• 2.4.2 徐变对紧箍力的影响
• 2.4.3 徐变对GFRP管和纵筋轴向轴向应力的影响
• 2.4.4 温度对GFRP管钢筋混凝土承载力的影响
• 2.5 小结
• 第3章 GFRP管钢筋混凝土受弯构件徐变分析
• 3.1 受弯构件初始状态受力分析
• 3.1.1 受弯构件受压区高度
• 3.1.2 初始应力分析
• 3.2 受弯构件徐变理论计算公式
• 3.3 主要设计参数对构件徐变的影响
• 3.3.1 含GFRP率的影响
• 3.3.2 弯矩的影响
• 3.3.3 混凝土强度等级的影响
• 3.3.4 温度的影响
• 3.4 徐变和温度对受弯构件受力的影响
• 3.4.1 徐变对核心混凝土轴向应力的影响
• 3.4.2 温度对承载力的影响
• 3.5 小结
• 第4章 GFRP管钢筋混凝土小偏心受压构件徐变分析
• 4.1 偏心受压构件工作机理
• 4.2 小偏心受压构件初始状态受力分析
• 4.2.1 受力分析
• 4.2.2 紧箍应力分析
• 4.2.3 初始应力计算
• 4.3 小偏心受压构件徐变理论计算公式
• 4.3.1 考虑紧箍力
• 4.3.2 忽略紧箍力
• 4.4 主要设计参数对小偏心受压构件徐变的影响
• 4.4.1 紧箍力的影响
• 4.4.2 含GFRP率的影响
• 4.4.3 偏心距的影响
• 4.4.4 作用荷载的影响
• 4.4.5 混凝土强度等级的影响
• 4.4.6 温度的影响
• 4.5 徐变与温度对小偏心受压构件受力的影响
• 4.5.1 徐变对核心混凝土轴向应力的影响
• 4.5.2 温度对承载力的影响
• 4.6 小结
• 第5章 GFRP管钢筋混凝土大偏心受压构件徐变分析
• 5.1 大偏心受压构件初始状态受力分析
• 5.1.1 受力分析
• 5.1.2 初始应力
• 5.2 大偏心受压构件徐变理论计算公式
• 5.2.1 考虑紧箍力
• 5.2.2 不考虑紧箍力
• 5.3 主要设计参数对大偏心受压构件徐变的影响
• 5.3.1 紧箍力的影响
• 5.3.2 含GFRP率的影响
• 5.3.3 作用荷载的影响
• 5.3.4 混凝土强度等级的影响
• 5.3.5 偏心距的影响
• 5.3.6 温度对徐变的影响
• 5.4 徐变与温度对大偏心受压构件受力的影响
• 5.4.1 徐变对核心混凝土轴向应力的影响
• 5.4.2 温度对GFRP管钢筋混凝土大偏心受压构件承载力的影响
• 5.5 小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简介