FRP约束混凝的应力应变模型及其在加固中的应用研究.docx

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FRP约束混凝的应力应变模型及其在加固中的应用研究

优秀毕业论文 精品参考文献资料 摘要FRP 摘要 FRP约束混凝土的应力一应变模型及其在加固中的应用研究 研究生:敬登虎 指导教师:曹双寅教授 东南大学 摘 要 纤维增强复合材料或塑料(Fiber teinfor∞d polymer or plastics,简称FRP)作为一种新型的补强修 复材料,凭借其高强、轻质等优异材料属性,以及施J.简便、不增加构什截面尺寸等请多优点,已经在 十木J二程结构加同中开始得剑大母的应用;尤其在加同柱、桥墩方面,通过有效约束混凝土的侧向膨胀 变形来改善其受压性能。目前国内外关于这方面的研究T作开展的较多,并取得了一些成果,但是仍处 丁.逐步完善的过程,且理论研究的深度远滞后丁.实际上群应用。本文收集了近几十年来关丁二FRP约束 混凝十的试验研究与分析成果,结合FRP包裹轴心、偏心受斥矩形截面梓的试验研究,对FRP约束混 凝七的本构笑系、FRP约束钢筋混凝土柱的力学性能等进行了较为深入的研究和分析,主要的研究内容 和成果如F: 阐述了相对较为典犁的FRP约束混凝土圆梓体应力、应变及其对应笑系曲线的计算模掣,根据收 集剑的250多个试验构什的试验数据,对峰值点的应力、应变模删进行了比较分析。此外,对未约束混 凝十强度等级、侧向约束强度等参数进行了定晕分析。 剖析了FRP约束混凝十的机理以及与钢约束的不同之处。通过相关试验数据,发现FRP约束混凝 十圆十+体的环向拉应变与水平拉伸极限应变之间存在着较大的著异,认为目前侧向约束强度的取值,f不 能真实反映其物理意义,并分析了引起该现象的可能原因。鉴丁.此.提出了新的有效侧向约束强度计算 公式。对试验研究得到的FRP约束混凝十圆柠体的麻力一麻变曲线形状进行分析,总结山简化的多线 犁曲线能很蚶地模拟FRP约束混凝十圆柱体的应力一应变关系;基于相关学者提出的侧向膨胀系数的 极限值为渐近值的前提,根据有效侧向约束强度、未约束混凝土强度,提出了新的极限侧向膨胀系数的 计算公式。通过分析约束混凝十体积府变的发展规律,结合侧向膨胀系数在极限状态F的渐近值,确定 强、弱约束判断标准函数的构建模式,根据收集到的试验数据进行帮理和分析,给出了强、弱约束的界 限值判断公式。根据约束混凝十的应力、府变与荷载路行的相芙性分析,得剑FRP约束混凝十强度为 荷载路杼的无笑域,而应变为路行相关颦。最后给山FRP约束混凝十圆中}体分别在强、弱约束两种情 况卜.控制点的麻力、麻变计算模刑及其犬系曲线。对于FRP弱约束情况,由丁I曲线F降段极限点的不 确定性,本文提出了在轴向应变为峰值麻变1.9倍对麻点设定参考点来确定F降段育线。 对已有FRP约束矩形截面混凝—十:柱的轴向应力,应变及其相廊曲线的计算棋刑进彳_了比较分析。 阐述了FRP约束矩形截面与圆杆体的不同之处。以及FRP约束矩形截面的自身特点。结合相关试验数 据给山了拐角戍力集中导致的FRP外包矩形截面时,其拉伸强度削弱系数的计算公式;对丁截面形状、 长宽比的影响,接受Teng et a1.提山的计算公式。综合考虑这些参数影响,提山了等效侧向约束强度、 刚度计算公式。基于收集剑的试验数据进行罄理和分析,提山了强、弱约束的界限值判断公式。最_I亓给 出FRP约束矩形截面分别在强、弱不同约束怙况下,控制点的麻力、鹿变计算模窄和应力一麻变曲线 计算方稃。其中,弱约束情况采取如同约束恻杆体的参考点思路进行。 基于Spoelstra et a1.提出的迭代分析模删,对转折点、极限点的庸力、应变加以修正。根据本文对 FRP约束矩形截面的混凝十力学性能的分析结果以及等效圆的概念,将该分析模犁延伸剑模拟FRP约 束矩形截面混凝十的轴向应力一应变曲线。给出FRP强约束、弱约束无F阶段轴向应力一应变曲线流 稃幽,通过与相关试验得到的曲线进行比较,结果表明本文模型模拟曲线与试验曲线吻合的较好,其中 FRP约束圆杵体的优丁.约束矩形截面。 通过对国内外关丁FRP约束加州混凝十杆的试验和理论研究成果的分析,在理论上分析探讨了混 凝十负荷外包FRP后外包纤维的戍变滞后机理。根据目前研究结果以及本文提出的分析模犁,分别给 山箍筋、FRP约束混凝士后的轴心抗压强度。针对FRP在混凝十负荷情况下包裹约束,提出了滞后因 东南人学博I 东南人学博I一学位论义 子.并给山了该参数的计算公式,该公式以混凝十丰+的轴压比来衡牮钢筋混凝十f+的负荷水平。最后给 出了由FRP、箍筋共同约束钢筋混凝七抖的轴压承载力计算公式。 对5根较大比例尺寸的方形截面柱,外包一层碳纤维布,在不同初始偏心距情况F进行了静力受压 试验研究。结果表明偏心距较小的柑子采_HJ了横向外包FRP的加I卉|效果仍较明显,但随着偏心距接近 临界偏心距时,承载力提高幅度很小,但直芷性仍较高:梓截面麻变分布仍满

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