钢-连续纤维复合筋混凝土框架结构抗震性能研究-土木工程专业论文.docxVIP

东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我 所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成 果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同 志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名： 日期：丝!篮!塑拥 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和 电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内 容相一致。除在必威体育官网网址期内的必威体育官网网址论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括以电子信息形 式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登) 授权东南大学研究生院办理。 研究生签名 脚期：蚶7 万方数据 摘要钢一连续纤维复合筋混凝土框架结构抗震性能 摘要 钢一连续纤维复合筋混凝土框架结构抗震性能 研究 摘要 钢．连续纤维复合筋(Steel Fiber Composite Bar，简称SFCB或复合筋)是一种在钢筋的外面包 裹FRP纵向纤维的新型复合材料，它结合了FRP强度高、耐久性好与钢筋的弹模高、延性好等优 点，是一种耐腐蚀、具有稳定屈服后刚度的新型结构材料。钢筋混凝土框架是钢筋混凝土结构中 应用最为广泛的结构体系之一，建立准确、高效的计算模型是钢筋混凝土框架结构非线性分析的 首要任务。将钢一连续纤维复合筋应用到混凝土框架结构将对抗震性能带来一系列新的科学问题， 这成为结构工程研究的新交叉点。 本论文研究目的有二：其一，以玄武岩纤维为例，研究钢一玄武岩纤维复合筋(Steel—Basaltfiber composite Bars)这一新型筋材用于混凝土框架结构对抗震性能带来的新特性；其二，以SFCB混 凝土杆件单元建模和恢复力模型为主线研究框架结构弹塑性建模方法和非线性地震反应分析。本 文从试验研究、理论推导和有限元模拟三方面对SFCB用于框架结构的可行性和计算模型进行了 深入的研究。主要工作如下： 1、为了研究钢一玄武岩纤维复合筋(简称钢．BFRP复合筋)的基本力学特性，开展了钢．玄武 岩纤维复合筋的拉伸试验、压缩试验及其机理研究。试验结果表明，纤维比例对筋材强屈比有较 大影响；内芯钢筋在屈服前能够较好地与外包纤维共同工作，屈服后与外包纤维产生局部滑移， 出现应变滞后现象；随着塑性变形的增大，卸载刚度逐渐减小。在钢筋屈服前纤维参与抗压较为 明显，使得受压屈服荷载有所增加，应该适当考虑纤维对受压承载力的贡献；钢筋受压屈服后， 随着塑性变形的增大，纤维胶层由于钢筋压缩变形而开裂，纤维逐渐失去抗压能力，受压荷载基 本由内芯钢筋承担，因此在后期各复合筋抗压能力趋于一致。针对钢一玄武岩纤维复合筋拉压不对 称的特性，提出了钢一玄武岩纤维复合筋本构骨架曲线与滞回规则，并代入纤维截面计算了梁和柱 的弯矩一曲率曲线，讨论了等效配筋率、筋材二次刚度、混凝土强度、柱轴压比等参数对截面本构 关系的影响，为该类筋材在混凝土结构中的设计及有限元数值模拟提供了参考。 2、设计了钢．BFRP复合筋混凝土梁、柱构件，开展了5个框架梁和5个框架柱的抗震性能 试验，得到了构件的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、耗能能力和延性等抗震性能指标。根据构 件试验现象、应变分布和破坏形态，对破坏机理作了分析。测量了构件加载过程中的弯曲变形、 剪切变形和杆端锚固滑移变形，并对关键位置处筋材应变和局部位移进行了监测，给出了各变形 分量对加载自由端水平总位移的贡献比例。试验现象表明：与按等刚度原则的RC构件相比，复 合筋混凝土构件承载力有所提高且纵筋屈服区范围有所增大：由于筋材的粘结性能比钢筋略差， 裂缝的宽度和间距稍大；在筋材内芯钢筋面积不变前提下，随着纤维含量的增加构件的承载力不 断提高，但塑性铰长度有所减小，裂缝变得密且细，延性并未发现有明显降低。剪跨比和配箍率 的减小使得构件破坏形态由弯曲型破坏转变为弯剪型破坏。位移测量结果表明，构件加载端位移 由弯曲变形、剪切变形和锚固端滑移变形三部分组成。适中剪跨比构件(柠4)的变形以弯曲变 形为主；梁剪切变形占总变形比例为0．4‰15％不等，柱剪切变形占总变形比例为3‰10％不等； 纵筋屈服后固端锚固滑移引起变形比例增加明显，梁由10％增至15‰35％不等，柱由1％增至 万方数据 东南大学博士学位论文5％30％不等；小剪跨比构件(九=2)呈现出弯剪型破坏形态，试件的耗能能力和延性较差，破坏 东南大学博士学位论文 5％30％不等；小