混杂纤维增强复合材料管约束混凝土组合梁的研究
FRP(Fiber Reinforced Polymer)在土木工程上的应用已经越来越广泛,而 FRP管混凝土组合构件也越来越受到重视,作为新一代的先进材料,其集 混凝土材料刚性好、抗压强度高与FRP重量轻、强度高、优异的耐腐蚀性、 可设计性、成形方便的两种材料优势于一身,有着广阔的应用前景,成为 土木工程界和复合材料界的研究的热点。 本文首先介绍了FRP管混凝土各组分材料的基本概念,通过理论计算 和实验验证得到FRP的受拉、受压本构关系。FPP受拉和受压的弹性模量 相同,但是FRP受压的屈服应力为97MPa,大于其受拉的屈服应力72MPa。 约束混凝土的受压本构关系来源于对...
FRP(Fiber Reinforced Polymer)在土木工程上的应用已经越来越广泛,而 FRP管混凝土组合构件也越来越受到重视,作为新一代的先进材料,其集 混凝土材料刚性好、抗压强度高与FRP重量轻、强度高、优异的耐腐蚀性、 可设计性、成形方便的两种材料优势于一身,有着广阔的应用前景,成为 土木工程界和复合材料界的研究的热点。 本文首先介绍了FRP管混凝土各组分材料的基本概念,通过理论计算 和实验验证得到FRP的受拉、受压本构关系。FPP受拉和受压的弹性模量 相同,但是FRP受压的屈服应力为97MPa,大于其受拉的屈服应力72MPa。 约束混凝土的受压本构关系来源于对普通混凝土的受压本构关系的改进, 通过对放大系数的确定来调整混凝土的屈服应变和屈服应力,使之适用于 本文涉及到的实验和计算。而约束混凝土的受拉模型则是借鉴了Vecchio 和Collins对约束混凝土受拉的研究成果。 提出并制作了用玻璃纤维±45°交叉缠绕以承受剪应力,受拉区碳纤 维单向铺层与±45°交叉缠绕玻璃纤维共同作用以承受拉伸应力、管内混 凝土提供压应力的混杂FRP约束混凝土组合梁。 着重研究了FRP管约束混凝土组合梁的抗弯性能:通过混凝土中添 加微膨胀剂的方法保证FRP和混凝土共同作用,在此基础上,研究了不同 铺层方式对构件抗弯性能的影响:随着GFRP、受拉边CFRP层数的增加极 限载荷增加,受拉边CFRP层数的增加构件的刚度增加,从而挠度减小, 曲率减小,中性轴向受拉边偏移,碳纤维对FRP管混凝土组合构件的增强 作用是非常明显,大大提高了组合构件的承载力。同时对混杂FRP管约束 混凝土组合梁进行了数值分析,建立了计算模型,提出了FRP约束混凝土 组合梁的强度计算方法;编写了可用于工程计算的FRP管约束混凝土梁弯 矩的计算软件。 研究了不同铺层方式对构件延性性能的影响。首次提出用位移延性来 表征混杂FRP管约束混凝土这类组合构件延性的方法。从试验结果分析可 得到如下结论:随着玻璃纤维层数增加,构件的强度和延性都得到提高; 在相同的玻璃纤维铺层情况下,随着受拉面碳纤维层数增加,构件的强度 增加,但延性减小。因此可通过不同的铺层设计满足构件的强度与延性要 求。 关键词:FRP约束混凝土,本构关系,抗弯性能,延性
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作者: 袁华
学科专业: 材料科学与工程
授予学位: 博士
导师姓名: 薛元德
学位年度: 2004
语 种: chi
分类号: TU528.572
在线出版日期: 2010年11月22日