鋼管混凝土是鋼材和混凝土組合而成的一種結(jié)構(gòu)形式,結(jié)構(gòu)內(nèi)部混凝土受到鋼管的約束作用后處于三向受壓狀態(tài),強(qiáng)度得以提高,而鋼管因?yàn)閮?nèi)部混凝土穩(wěn)定性得以增強(qiáng),鋼管混凝土充分發(fā)揮了混凝土及鋼管的相互作用,使構(gòu)件的承載能力及延性得到了提高。近年來,隨著超高層建筑及大跨度橋梁技術(shù)的發(fā)展,對(duì)主要受力構(gòu)件的截面尺寸及承載能力提出了更高的要求,相比于普通強(qiáng)度的鋼管混凝土構(gòu)件,采用高強(qiáng)度及超高強(qiáng)度混凝土內(nèi)填鋼管,能有效地減小結(jié)構(gòu)尺寸,降低其自重,并能提高構(gòu)件的承載能力。研究發(fā)現(xiàn)鋼管超高強(qiáng)混凝土可以利用鋼管的約束作用增大混凝土的強(qiáng)度,顯著提高超高強(qiáng)混凝土的延性。但因?yàn)槌邚?qiáng)度混凝土脆性較大,導(dǎo)致鋼管的約束效應(yīng)降低,承載力提高程度較低,延性較差。而鋼管的銹蝕問題更是鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的一個(gè)通病。為了增強(qiáng)鋼管高強(qiáng)、超高強(qiáng)混凝土的約束效應(yīng),同時(shí)提高其延性,本文結(jié)合以往的鋼管高強(qiáng)、超高強(qiáng)混疑土以及CFRP約束混凝土的研究,提出了CFRP約束鋼管超高強(qiáng)混疑土的概念,即利用CFRP外粘貼于鋼管超高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu),可增強(qiáng)鋼管超高強(qiáng)混凝土的約束效應(yīng),增大構(gòu)件承載力和延性的提高幅度,并能減少用鋼量減輕結(jié)構(gòu)自重,還可保護(hù)鋼管,減輕鋼管銹蝕的問題。本文以CFRP約束鋼管混凝土為研究對(duì)象,開展了其軸壓性能的研究,具體內(nèi)容如下:(1)完成了6個(gè)圓鋼管混凝土短柱及12個(gè)CFRP約束圓鋼管混凝土短柱的軸壓對(duì)比試驗(yàn),研究了混凝土強(qiáng)度、約束系數(shù)、CFRP層數(shù)等參數(shù)的對(duì)試件力學(xué)性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)CFRP約束圓鋼管高強(qiáng)、超高強(qiáng)混凝土短柱的破壞形態(tài)易呈現(xiàn)為剪切破壞,此外碳纖維布可以較顯著改善鋼管超高強(qiáng)混凝土的延性。(2)在合理的計(jì)算假定基礎(chǔ)上,推導(dǎo)了CFRP約束鋼管混凝土短柱軸壓承載力計(jì)算公式。將推導(dǎo)公式和現(xiàn)有的其他三個(gè)計(jì)算公式對(duì)試驗(yàn)構(gòu)件進(jìn)行承載力測(cè)算,并與試驗(yàn)實(shí)測(cè)承載力進(jìn)行了對(duì)比,發(fā)現(xiàn)此次推導(dǎo)公式的計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)值吻合較好。(3)用ABAQUS軟件對(duì)試件進(jìn)行了有限元模擬分析,通過與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比,建立了可用于分析CFRP約束圓鋼管超高強(qiáng)混凝土軸壓短柱的計(jì)算模型,為理論分析和工程實(shí)踐提供了依據(jù)。
【學(xué)位單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU398.9
【部分圖文】：

圖示意圖如圖 2.1，本次試驗(yàn)

條并浸漬粘貼膠，待膠硬化后在長條兩端各粘貼 60mm×25mm×1.5mm 的金屬夾具，在萬能材性實(shí)驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸測(cè)試。測(cè)得 CFRP 的性能參數(shù)如表 2.7。圖2.3 試驗(yàn)用 CFRP表2.7 CFRP 材性測(cè)試結(jié)果粘貼方式t(mm)Ef(MPa)ftk(MPa)極限應(yīng)變u (με)單層 0.166 235000 3506 14300雙層 0.322 235000 3506 —2.2.4 碳纖維浸漬粘貼膠采用浙江中固建筑科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的 DA-T 碳纖維浸漬粘貼膠，由 A劑和 B 劑組成，如圖 2.4 所示。使用時(shí) A 劑和 B 劑按照 5:2 的質(zhì)量比均勻拌和而

放置直至膠水達(dá)到預(yù)期強(qiáng)度后才能進(jìn)行試驗(yàn)，膠體在 CFRP 粘貼后一周左右時(shí)間達(dá)到穩(wěn)定強(qiáng)度。圖2.4 試驗(yàn)用碳纖維浸漬粘貼膠2.3 試驗(yàn)構(gòu)件制作構(gòu)件的制作分為如下幾個(gè)步驟：（1）鋼管：將鋼板制成鋼管時(shí)，使用卷揚(yáng)機(jī)將鋼板壓制成標(biāo)準(zhǔn)的圓筒，嚴(yán)格控制鋼管的均勻度，按照規(guī)范[37]要求滿焊成形，之后在每個(gè)試件的底部焊上一塊11mm 厚的鋼底板，使底板和空鋼管垂直對(duì)中。以確保構(gòu)件在軸心受壓試驗(yàn)時(shí)兩端不出現(xiàn)偏心與應(yīng)力集中現(xiàn)象。（2）澆筑混凝土：混凝土澆筑前對(duì)鋼管內(nèi)部進(jìn)行除銹處理，澆筑核心混凝土?xí)r，首先將已攪拌均勻的混凝土從鋼管頂部灌入，灌入完成立即將鋼管放至振動(dòng)臺(tái)上振搗直至密實(shí)�；炷翝仓瓿珊箪o置于結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，先撒水養(yǎng)護(hù)一周后自然養(yǎng)護(hù)至少 21 天。養(yǎng)護(hù)完成后在鋼管中部四向粘貼應(yīng)變花

【參考文獻(xiàn)】

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1 毛明揚(yáng);王慶利;譚鵬宇;;圓CFRP-鋼管混凝土軸壓短柱靜力性能分析[A];第18屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集第Ⅰ冊(cè)[C];2009年

本文編號(hào)：2825148