【摘要】：海洋工程面臨海洋嚴(yán)苛環(huán)境的考驗(yàn),目前傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)尚無很好的辦法克服這種挑戰(zhàn)。本文在國(guó)內(nèi)外對(duì)活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,簡(jiǎn)稱RPC)和纖維復(fù)合材料筋(Fiber Reinforce Polymer/Plastic,簡(jiǎn)稱FRP)的相關(guān)研究基礎(chǔ)上,針對(duì)海洋結(jié)構(gòu)存在的問題,提出了一種適用于海洋工程的組合結(jié)構(gòu)—RPC-FRP預(yù)制管混凝土組合柱(concrete with seawater and sea sand filled RPC-FRP tube,簡(jiǎn)稱SCC-RPCT)。其技術(shù)方案為:將CFRP箍筋配置到RPC中制作成空心預(yù)制薄壁管,再在預(yù)制管內(nèi)現(xiàn)澆海水海砂混凝土形成組合柱。本文為了研究CFRP筋的基本力學(xué)性能和CFRP封閉箍筋的搭接性能,對(duì)18個(gè)CFRP筋基本力學(xué)試驗(yàn)試件和48個(gè)搭接性能試驗(yàn)試件進(jìn)行軸向拉伸試驗(yàn)研究。為了研究SCC-RPCT組合柱的軸心抗壓基本性能、破壞形態(tài)和CFRP筋約束效應(yīng),制作了并對(duì)15個(gè)大尺寸結(jié)構(gòu)柱試件進(jìn)行軸壓試驗(yàn)。設(shè)計(jì)和制作了9個(gè)3mmCFRP筋和9個(gè)6mmCFRP筋共18個(gè)基本力學(xué)性能試驗(yàn)試件,并對(duì)其進(jìn)行軸向拉伸試驗(yàn),研究不同套管錨固長(zhǎng)度、表面粘砂與否對(duì)試驗(yàn)的影響,并由試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算得出CFRP筋的基本力學(xué)參數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果表明:錨固長(zhǎng)度越大,試件越容易發(fā)生有效破壞,表面粘砂能夠提高無效破壞時(shí)試件的極限拉伸強(qiáng)度。設(shè)計(jì)并制作了24個(gè)3mmCFRP筋搭接性能試驗(yàn)和24個(gè)6mm共48個(gè)搭接性能試件,并對(duì)其進(jìn)行軸向拉伸,以研究不同搭接方式和搭接長(zhǎng)度對(duì)CFRP筋搭接段的受力性能的影響。結(jié)果表明:搭接長(zhǎng)度越大,搭接段的強(qiáng)度越大;不同搭接方式的試件其搭接段的受拉強(qiáng)度有所不同。設(shè)計(jì)和制作了12個(gè)SCC-RPCT組合柱試件和3個(gè)CFRP筋約束混凝土柱(CFRP Confined Concrete,簡(jiǎn)稱FCC)進(jìn)行單調(diào)軸壓試驗(yàn)研究。探索不同箍筋間距及搭接方式對(duì)試件軸壓承載力、變形性能破壞形態(tài)等影響并與FCC柱進(jìn)行對(duì)比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:SCC-RPCT試件在達(dá)到極限荷載時(shí)RPC預(yù)制管的保護(hù)層只出現(xiàn)少許裂縫而不會(huì)像FCC柱一樣保護(hù)層幾乎完全掉落,且相同箍筋間距和搭接方式的SCC-RPCT組合柱的軸壓承載力要遠(yuǎn)高于FCC柱;SCC-RPCT試件箍筋間距越小,試件的軸壓承載力越高,變形性能也越好;而三種不同搭接方式的試件在箍筋間距一定時(shí),對(duì)SCC-RPCT的試驗(yàn)結(jié)和力學(xué)性能影響較小。采用受廣泛應(yīng)用的Mander箍筋約束混凝土模型和CFRP筋約束混凝土模型Afifi模型及課題組提出的針對(duì)于RPC預(yù)制管組合柱(Concrete-filled RPC tube,簡(jiǎn)稱CFRT)兩種模型對(duì)SCC-RPCT試件軸壓承載力進(jìn)行預(yù)測(cè),發(fā)現(xiàn)均有較大偏差。本文基于Mander模型和Afifi模型并參考CFRT模型的基本形式提出一種針對(duì)于SCC-RPCT組合柱的軸壓承載力計(jì)算模型,根據(jù)實(shí)際通過引入強(qiáng)度折減系數(shù)來考慮RPC管在峰值荷載下開裂強(qiáng)度下降的影響。與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比表明提出的SCC-RPCT模型能夠準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)SCC-RPCT試件的軸壓強(qiáng)度。
【圖文】：

Sherbrooke人行橋

8圖 1.3 Bourg-lès-Valence OA4 和 OA6 跨線橋2002 年由法國(guó)著名設(shè)計(jì)師 Rudy Riccioti 設(shè)計(jì)的象征法韓友誼的和平步在首爾建成，如圖 1.4 所示[49]。該橋由六段 RPC 預(yù)制裝配而成，沒有使用普筋。該橋建成表明 RPC 在工程應(yīng)用中達(dá)到新的高度。2010 年世界上第一座 拱橋—Wild 橋在奧地利建成，如圖 1.5 所示[50]。兩根單箱式拱肋組成了該橋拱，并用橫系梁來凝結(jié)拱肋。采用豎向下放式施工。整體造型細(xì)巧美觀。201捷克的第一座 RPC 人行斜拉橋在 Celakovice 市建成，如圖 1.6 所示[51]。該橋預(yù)制懸臂拼裝法施工，，每個(gè)預(yù)制節(jié)段長(zhǎng) 12m，施工快速且便捷。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：P75;TU398.9

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2660479