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FRP管—高强混凝土—钢管组合短柱轴压性能试验研究

作　者: 张冰
导　师: 张素梅
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 结构工程
关键词: FRP管-混凝土-钢管组合柱 FRP约束混凝土柱 高强混凝土 轴压短柱
分类号: TU398.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 123次
引　用: 4次
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内容摘要


FRP管-混凝土-钢管组合柱(Hybrid FRP-concrete-steel double-skin tubular columns,简称Hybrid DSTCs)是香港理工大学滕锦光教授提出的一种新型的FRP组合结构。这种组合柱由FRP外管、钢材内管以及两者之间填充的混凝土三部分组成。这种组合方式将FRP、钢材和混凝土三种材料有机的、最优的组合起来。其优点包括良好的抗腐蚀能力、优越的抗震能力和施工方便等。目前的研究表明,这种新型组合柱中的混凝土被FRP管和钢管有效的约束,内部钢管受到混凝土的径向压力而使屈曲被延迟或避免,从而使得这种新型的组合柱有很好的延性。但目前的研究局限于普通强度的混凝土,尚未对FRP管-高强混凝土-钢管组合柱进行研究。本文将针对FRP管-高强混凝土-钢管组合柱进行试验研究,具体工作如下:(1)进行10个高强混凝土柱的单调轴压试验,其中包括6个FRP管-高强混凝土-钢管组合柱(包括2种空心率,2种FRP种类),2个FRP约束高强混凝土实心柱和2个FRP约束高强混凝土空心柱。(2)分析各种截面形式的柱子破坏模式,并考察空心率、FRP种类以及截面形式对于柱子的延性,承载力以及混凝土的力学性能的影响。研究表明:空心率对于FRP管-高强混凝土-钢管组合柱的混凝土破坏形态有较大影响;FRP约束高强混凝土实心柱呈剪切破坏的形态;FRP的极限断裂应变对于FRP管-高强混凝土-钢管组合柱的混凝土强度提高以及试件的整体延性有较大影响。(3)对滕锦光教授等提出的FRP约束混凝土的设计模型进行了验证和修正,得到了同时适用于普通强度混凝土和高强混凝土的FRP约束混凝土的设计模型;对余涛等提出的FRP管-混凝土-钢管组合柱的设计模型进行了验证和分析,并经修正得到了考虑混凝土强度影响的FRP管-高强混凝土-钢管组合柱的设计模型。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-21
  1.1 课题来源及背景  8-10
    1.1.1 课题来源  8
    1.1.2 课题背景  8-10
  1.2 应用现状  10-12
  1.3 研究现状  12-20
    1.3.1 FRP 约束实心混凝土柱  12-17
    1.3.2 FRP 约束空心混凝土柱  17-18
    1.3.3 FRP 管-混凝土-钢管组合柱  18-20
  1.4 本文研究内容  20-21
第2章 试验设计与试验现象  21-42
  2.1 引言  21
  2.2 试件设计  21-22
  2.3 材性试验  22-28
    2.3.1 FRP 材性试验  22-23
    2.3.2 混凝土材性试验  23-24
    2.3.3 钢管材性试验  24-26
    2.3.4 空钢管轴压试验  26-28
  2.4 试件的制作  28-31
  2.5 试验测量装置及加载设备  31-32
    2.5.1 测量装置  31-32
    2.5.2 加载方法  32
    2.5.3 加载设备  32
  2.6 试验现象  32-40
    2.6.1 试件D83-A1C-I、II 的试验现象  32-34
    2.6.2 试件D83-A6G-I、II 的试验现象  34-36
    2.6.3 试件D83-81C-I、II 的试验现象  36-37
    2.6.4 试件583-1C-I、II 的试验现象  37-39
    2.6.5 试件H83-A1C-I、II 的试验现象  39-40
  2.7 本章小结  40-42
第3章 试验结果与分析  42-56
  3.1 主要的试验结果  42-44
  3.2 FRP 管-高强混凝土-钢管组合柱中混凝土的压应力  44-46
  3.3 轴向应力-轴向应变关系曲线和轴向应力-侧向应力关系曲线  46-49
  3.4 空心率对于混凝土性质的影响  49-51
  3.5 FRP 种类对于混凝土性质的影响  51-53
  3.6 截面形式对于混凝土性质的影响  53-55
  3.7 本章小结  55-56
第4章 设计模型的验证与修正  56-73
  4.1 FRP 约束混凝土数据库  56-58
    4.1.1 FRP 约束高强混凝土数据库  56-57
    4.1.2 FRP 约束普通强度混凝土数据库  57-58
  4.2 FRP 约束混凝土设计模型  58-66
    4.2.1 FRP 约束混凝土设计模型的介绍  58-62
    4.2.2 FRP 约束混凝土设计模型的验证  62-65
    4.2.3 FRP 约束混凝土的新设计模型  65-66
  4.3 FRP 管-混凝土-钢管组合柱的设计模型  66-71
    4.3.1 FRP 管-混凝土-钢管组合柱设计模型的介绍  66-67
    4.3.2 FRP 管-混凝土-钢管组合柱设计模型的验证  67-70
    4.3.3 FRP 管-混凝土-钢管组合柱的新设计模型  70-71
  4.4 本章小结  71-73
结论  73-74
参考文献  74-80
致谢  80

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 组合结构 > 其他组合结构
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