长期负载下FRP约束混凝土应力—应变关系的试验研究

摘要

在FRP约束(加固)混凝土柱的实际加固工程中，绝大多数是在混凝土无卸载或者无完全卸载的情况下进行的，且在加固前混凝土柱已经持荷一段时间，发生了徐变和收缩。现有的模型大多建立在短期FRP约束混凝土试验研究的基础上，不能对实际持载情况进行准确模拟。本文主要研究长期荷载下FRP约束混凝土柱力学行为，并考虑了负载度不同的影响，主要工作和成果有： 进行了长期荷载下CFRP约束(加固)混凝土圆柱的试验研究，考虑三种不同的持荷模式，三种模式综合考虑了包裹FRP、加载时间、持荷时间、荷载等级等多方面的影响，其中第三种模式是对于实际加固工程中被约束混凝土柱受力情况的一种趋近真实的模拟，得到试验构件长期持荷变形数据以及承载力试验的数据。 总结了现有混凝土徐变收缩模型概念和机理，重点比较了徐变收缩各估算模型的各自特点、影响因素以及适用范围，比较后选择ACI209(92)预测模型作为本文混凝土变形基本计算模型。简要介绍了FRP徐变的研究现状、徐变机理和影响因素，经比较后选择Findley模型作为本文计算FRP徐变的基本模型。 引入负荷水平影响因素对ACI209(92)预测模型进行修正，并考虑FRP自身徐变，建立了长期荷载下CFRP约束混凝土圆柱的变形计算理论，随后用试验数据进行了验证。对于第三种试验模式中持荷一段时间后包裹FRP然后提高荷载并持荷的情况，本文通过试验数据的同归得到了计算变形的预测公式。 在上述分析的基础上，建立了不同持载模式下应力-应变全过程曲线的计算方法，并给出对应曲线。其中第三种加载模式第二部分持荷变形中引入了长期负载效应系数用以考虑长期负荷对峰值应力值的折减。经验证，理论曲线和试验曲线吻合较好。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 FRP在土木工程中的应用

1.2相关课题国内外研究现状

1.2.1混凝土收缩徐变的研究

1.2.2短期荷载下FRP约束混凝土力学性能的研究

1.2.3长期荷载下约束混凝土力学性能的研究

1.2.4研究总结及存在问题

1.3本文的主要研究内容及意义

1.3.1本文的主要研究内容

1.3.2本课题的研究意义

1.4本章小结

第二章 长期负载下CFRP约束圆形截面混凝土的受压试验研究

2.1前言

2.2试验思路

2.3试验设计

2.3.1试件的设计

2.3.2试件的制作

2.3.3材料力学性能

2.3.4环境的温度和湿度

2.3.5试验装置及测试方法

2.4试验结果和分析

2.4.1长期荷载作用下的变形测量

2.4.2破坏荷载作用下的应变-应变曲线

2.4.3试件的破坏特征

2.5本章小结

第三章 混凝土收缩徐变计算模型和FRP徐变计算模型

3.1前言

3.2混凝土的徐变和收缩

3.2.1基本概念

3.2.2徐变机理

3.2.3影响因素

3.2.4流变模型

3.2.5徐变计算理论和方法

3.2.6徐变收缩计算方法比选

3.3 FRP的徐变

3.3.1研究现状

3.3.2徐变机理

3.3.3影响因素

3.3.4计算模型的选择

3.4本章小结

第四章 长期负载下FRP约束混凝土的变形分析

4.1现有FRP约束混凝土变形计算中存在的问题

4.2 FRP约束混凝土变形计算的影响因素

4.2.1纤维密封条件的影响

4.2.2多轴应力状态的影响

4.2.3约束混凝土计算模型

4.3第一种模式的变形分析

4.3.1模型验证

4.3.2参数分析

4.4第二种模式的变形分析

4.4.1计算模型的选择

4.4.2模型分析

4.4.3模型修正

4.5第三种模式的变形分析

4.6本章小结

第五章 长期负载下FRP约束混凝士应力-应变曲线

5.1前言

5.2基本假定与统一规定

5.3第一种模式的应力-应变关系

5.3.1计算模型

5.3.2模型验证

5.4第二种模式的应力-应变关系

5.4.1计算模型

5.4.2模型验证

5.5第三种模式的应力-应变关系

5.5.1计算模型

5.5.2模型验证

5.6本章小结

第六章 结论与展望

6.1主要工作及结论

6.1.1长期荷载下CFRP约束混凝土圆柱的试验研究

6.1.2已有混凝土收缩徐变及FRP徐变模型评述

6.1.3长期荷载下CFRP约束混凝土圆柱的变形分析

6.1.4长期荷载下CFRP约束混凝土圆柱的应力-应变分析

6.2主要创新点

6.3有待研究的问题

致谢

参考文献

附录 四种常用混凝土收缩徐变计算数学模型公式