FRP约束混凝土轴心受压柱性能研究

摘要

该文对FRP约束混凝土轴心受压柱力学性能进行了研究.对于此类构件的轴心受压应力-应变关系曲线分别运用两种方法进行了较为细致的分析.第一种方法采用混凝土塑性理论中的Drucker-Prager模型,按照应变增量的形式,使每一步应变增量下混凝土与FRP及钢筋之间达到一种新的平衡条件,从而求出FRP约束素混凝土或FRP约束钢筋混凝土圆柱应力-应变全过程曲线.第二种方法是采用多轴应力下Ottosen混凝土应力-应变关系及Ottosen破坏准则,以核心混凝土与FRP约束层变形协调为边界条件,按照应力增量的形式,对FRP约束混凝土轴心受压圆柱应力-应变关系曲线进行了拟合.两种方法所得应力-应变关系曲线与大量试验结果对比,吻合良好.根据试验数据,结合该文数值计算结果,总结出一种FRP约束混凝土圆柱应力-应变关系曲线表达式.并且在已有试验数据(共162个)的基础上,针对芳纶纤维、碳纤维以及玻璃纤维三种不同类型的纤维,分别回归出约束混凝土圆柱轴向承载应力的计算公式.对芳纶和碳纤维约束混凝土柱性能进行对比,得出芳纶纤维对混凝土柱强度及延性性能的改善更为明显的结论.按照混凝土Ottosen破坏准则的形式,根据高强混凝土多轴受压试验结果,选取破坏准则中各参数标定点,对式中各参数值进行计算,建立了适用于高强混凝土的破坏准则模型.在对高强混凝土和普通强度混凝土在各种力学指标计算中的差异总结的基础上,对文中前述两种理论计算方法做出相应的修改,使其适用于高强混凝土.最后基于FRP约束高强混凝土柱试验数据(共42个),针对三种不同类型的纤维,分别回归出约束高强混凝土圆柱轴向承载应力的计算公式.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

§1.1 FRP的特点及其在土木工程中的应用

§1.2芳纶纤维特点及目前主要应用范围

1.2.1芳纶简介

1.2.2芳纶的特点及其应用

1.2.3芳纶纤维材料用于土木工程中的优缺点

§1.3 FRP加强混凝土的发展与研究现状

1.3.1研究现状及研究意义

1.3.2相关规范情况

§1.4本文主要工作内容

第二章三轴应力下混凝土破坏准则和本构关系

§2.1普通强度混凝土破坏准则

§2.2普通强度混凝土本构关系

§2.3高强混凝土Ottosen破坏准则

2.3.1高强混凝土破坏准则参数确定

2.3.2计算结果及验证

§2.4结论

第三章塑性理论方法计算FRP约束混凝土柱应力-应变关系曲线

§3.1混凝土塑性的基本概念

§3.2 FRP约束混凝土塑性理论模型的建立

§3.3增量形式的FRP约束混凝土应力-应变关系的建立

§3.4模型评价

§3.5 FRP约束钢筋混凝土圆柱应力—应变关系曲线计算

3.5.1钢筋模型

3.5.2算例分析

§3.6结论

第四章基于Ottosen理论计算FRP约束混凝土柱应力-应变关系曲线

§4.1三轴应力作用下混凝土Ottosen本构关系和破坏准则

§4.2 FRP约束混凝土柱应力-应变关系曲线计算

§4.3算例分析

§4.4结论

第五章FRP约束混凝土柱应力-应变关系曲线及承载力计算公式

§5.1 FRP约束混凝土柱应力-应变关系曲线数学表达式

§5.2 FRP约束混凝土柱轴向承载力计算

§5.3不同纤维约束混凝土柱性能比较

5.3.1轴心抗压强度

5.3.2极限应变能力

§5.4结论

第六章FRP约束高强混凝土柱性能研究

§6.1高强混凝土简介

§6.2高强混凝土力学性能指标

§6.3 FRP约束高强混凝土应力-应变关系曲线计算

6.3.1塑性理论方法计算FRP约束高强混凝土应力-应变关系曲线

6.3.2 Ottosen理论方法计算FRP约束高强混凝土应力-应变关系曲线

§6.4 FRP约束高强混凝土圆柱承载力计算公式

§6.5结论

6.5.1 FRP约束高强混凝土柱应力-应变关系曲线计算方法

6.5.2 FRP约束高强混凝土柱承载力计算公式

第七章结论与展望

§7.1研究总结

§7.2研究展望

参考文献

附录1按塑性理论求FRP约束混凝土应力-应变关系流程图

附录2按Ottosen准则求FRP约束混凝土应力-应变关系流程图

致谢