混雜纖維增強(qiáng)復(fù)合材料管約束混凝土組合梁的研究.pdf

1、FRP(Fiber Reinforced Polymer)在土木工程上的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛，而FRP管混凝土組合構(gòu)件也越來越受到重視，作為新一代的先進(jìn)材料，其集混凝土材料剛性好、抗壓強(qiáng)度高與FRP重量輕、強(qiáng)度高、優(yōu)異的耐腐蝕性、可設(shè)計(jì)性、成形方便的兩種材料優(yōu)勢于一身，有著廣闊的應(yīng)用前景，成為土木工程界和復(fù)合材料界的研究的熱點(diǎn)。 本文首先介紹了FRP管混凝土各組分材料的基本概念，通過理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證得到FRP的受拉、受壓本構(gòu)

2、關(guān)系。FPP受拉和受壓的彈性模量相同，但是FRP受壓的屈服應(yīng)力為97MPa，大于其受拉的屈服應(yīng)力72MPa。約束混凝土的受壓本構(gòu)關(guān)系來源于對普通混凝土的受壓本構(gòu)關(guān)系的改進(jìn)，通過對放大系數(shù)的確定來調(diào)整混凝土的屈服應(yīng)變和屈服應(yīng)力，使之適用于本文涉及到的實(shí)驗(yàn)和計(jì)算。而約束混凝土的受拉模型則是借鑒了Vecchio和Collins對約束混凝土受拉的研究成果。 提出并制作了用玻璃纖維±45°交叉纏繞以承受剪應(yīng)力，受拉區(qū)碳纖維單向鋪層與

3、±45°交叉纏繞玻璃纖維共同作用以承受拉伸應(yīng)力、管內(nèi)混凝土提供壓應(yīng)力的混雜FRP約束混凝土組合梁。 著重研究了FRP管約束混凝土組合梁的抗彎性能：通過混凝土中添加微膨脹劑的方法保證FRP和混凝土共同作用，在此基礎(chǔ)上，研究了不同鋪層方式對構(gòu)件抗彎性能的影響：隨著GFRP、受拉邊CFRP層數(shù)的增加極限載荷增加，受拉邊CFRP層數(shù)的增加構(gòu)件的剛度增加，從而撓度減小，曲率減小，中性軸向受拉邊偏移，碳纖維對FRP管混凝土組合構(gòu)件的增強(qiáng)

4、作用是非常明顯，大大提高了組合構(gòu)件的承載力。同時(shí)對混雜FRP管約束混凝土組合梁進(jìn)行了數(shù)值分析，建立了計(jì)算模型，提出了FRP約束混凝土組合梁的強(qiáng)度計(jì)算方法；編寫了可用于工程計(jì)算的FRP管約束混凝土梁彎矩的計(jì)算軟件。 研究了不同鋪層方式對構(gòu)件延性性能的影響。首次提出用位移延性來表征混雜FRP管約束混凝土這類組合構(gòu)件延性的方法。從試驗(yàn)結(jié)果分析可得到如下結(jié)論：隨著玻璃纖維層數(shù)增加，構(gòu)件的強(qiáng)度和延性都得到提高；在相同的玻璃纖維鋪層