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BFRP約束損傷鋼筋混凝土軸壓力學性能研究

發(fā)布時間:2020-11-21 06:42
   近年來,由于地震頻發(fā)以及建筑結(jié)構(gòu)的老化,既有建筑結(jié)構(gòu)的加固維修逐漸成為結(jié)構(gòu)工程領域的熱點。纖維增強復合材料(Fiber Reinforced Polymer,FRP)由于其輕質(zhì)、高強、耐腐蝕等優(yōu)良特性逐漸成為建筑加固領域常用材料。玄武巖纖維增強復合材料(Basalt Fiber Reinforced Polymer,BFRP)在具備同類型FRP優(yōu)異力學性能的同時,兼具環(huán)保、材料來源廣等特點逐漸成為各國學者的研究對象。建筑結(jié)構(gòu)主要支撐構(gòu)件在遭受地震等偶然荷載作用下會遭受不同程度的損傷,受損結(jié)構(gòu)構(gòu)件除部分損傷較大以及側(cè)向殘余位移較大,需進行推倒重建外,大量中輕微損傷以及側(cè)向殘余位移較小的建筑結(jié)構(gòu)仍有加固后使用的必要。目前,關于FRP加固混凝土柱的試驗研究已有很多,但大多已有的試驗研究主要是針對FRP約束完好混凝土柱,而關于FRP約束損傷鋼筋混凝柱的研究,其初始損傷水平大多較低,在FRP約束較大損傷鋼筋混凝土柱軸壓力學研究領域還存在較大的空白。因此,本文開展BFRP約束損傷鋼筋混凝土圓柱軸壓試驗與理論研究,主要研究內(nèi)容如下:(1)本文對22個直徑242 mm,高726 mm的混凝土圓柱(包含20個鋼筋混凝土圓柱以及2個素混凝土圓柱)開展了單軸受壓試驗,研究了鋼筋、BFRP層數(shù)以及預損傷對鋼筋混凝土圓柱軸壓力學性能的影響。試驗結(jié)果表明:縱筋對BFRP約束損傷混凝土的極限應力影響較大,而箍筋對極限應力以及極限應變均有不可忽視的影響;BFRP約束后可以有效改善損傷鋼筋混凝土圓柱的極限應力以及極限應變能力;鋼筋混凝土圓柱由于損傷而降低的彈性模量無法通過BFRP約束的方式恢復;與BFRP約束完好柱相比,約束損傷柱的彈性模量以及極限抗壓強度會降低,并且隨著損傷水平的增加,其降低程度增大。(2)本文在深入分析試驗結(jié)果的基礎上,借鑒已有的模型,提出了考慮BFRP與箍筋共同約束的BFRP約束完好鋼筋混凝土圓柱單軸受壓下的極限應力模型、極限應變模型以及應力-應變關系模型。(3)本文對基于面積的損傷評價指標、基于剛度的損傷評價指標以及基于應變的損傷評價指標進行了詳細的分析,在此基礎上提出了與試驗結(jié)果吻合良好的BFRP約束損傷鋼筋混凝土圓柱單軸受壓下的極限應力模型、極限應變模型以及應力-應變關系模型。
【學位單位】:湖南大學
【學位級別】:碩士
【學位年份】:2018
【中圖分類】:TU375
【部分圖文】:

纖維布,工程


a)纖維布加固鋼筋混凝土梁、柱 b)纖維布加固鋼筋混凝土柱圖 1.1 纖維布在實際工程中的應用纖維增強復合材料(Fiber Reinforced Polymer,F(xiàn)RP)是由增強纖維材料與基體材料經(jīng)過纏繞,模壓或拉擠等成型工藝而形成的復合材料,具有輕質(zhì)、高強、耐腐蝕及施工便捷等顯著優(yōu)點。目前常用的 FRP 材料包括碳纖維增強復合材料(Carbon-FRP,CFRP)、玻璃纖維增強復合材料(Glass-FRP,GFRP)和芳綸纖維增強復合材料(Aramid-FRP,AFRP)等三大類。目前,纖維增強復合材料加固法中最長用的也是這三類纖維材料,但隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展以及大量纖維材料在工程加固領域的廣泛應用,這幾類各自存在制約 FRP 在工程加固領域發(fā)展的缺點卻不容忽視。CFRP 由于其綜合力學性能優(yōu)越且耐久性好是目前纖維加固放方法中應用最多的一種加固材料,但目前高質(zhì)量碳纖維的生產(chǎn)技術仍被國外壟斷,導致國內(nèi)進口 CFRP 成本高昂、加固建筑綜合性價比不高,因此需要尋找能夠替代 CFRP 的加固材料;GFRP 國內(nèi)能夠自主生產(chǎn),因此綜合化成本較低,但由于其耐久性能相對較差,使得其應用范圍受到限制,并不能大規(guī)模推廣普及;AFRP 強度和彈性模量都相對較高,特別是具有較好的抗沖擊性能,使得其在某

拉伸試樣,單位,材性試驗,試件


前國內(nèi)外研究者在開展 BFRP 約束混凝土試驗研究時也會率先開展 BFRP 材性試驗研究。但由于 BFRP 出廠批次以及生產(chǎn)質(zhì)量控制問題,眾多研究者開展 BFRP材性試驗的研究成果并不完全相同。因此,為保證能夠更為精確的對 BFRP 約束鋼筋混凝土圓柱軸壓試驗結(jié)果進行分析,本章將率先開展 BFRP 材性試驗。除此之外,本章還將結(jié)合已有的試驗研究成果,詳細闡述 BFRP 具有的一些優(yōu)良特性和常用的加固施工工藝。2.2 FRP 拉伸力學性能試驗2.2.1 試件設計及材料性能本章拉伸試驗參考規(guī)范《Standard test method for tensile properties of polymematrix composite materials》[51]設計了 5 個寬 15 mm,長 250 mm 的矩形條狀試件,標距采用試件中間長度 25 mm。為防止試件在拉伸試驗中端部受力不均發(fā)生局部破壞,在試件端部采用寬 15 mm,長 56 mm 矩形鋁片進行加固處理,試件詳圖見圖 2.1 所示。

形態(tài)圖,浸漬膠,外觀圖


BFRP 約束損傷鋼筋混凝土軸壓力學性能研究本文拉伸試驗所用的 BFRP 是四川航天拓鑫玄武巖實業(yè)有限公司生產(chǎn),為試件單根纖維的完整以確保所有纖維在試驗中都能夠有效的受拉,纖維布剪沿著纖維方向剪裁。BFRP 基本參數(shù)及纖維布形態(tài)圖見表 2.1 及圖 2.2(a)所示驗所用浸漬膠為湖南固特邦土木技術發(fā)展有限公司生產(chǎn)的環(huán)氧樹脂膠,其基號為 JN-C3P,此膠具有粘結(jié)能力強,適配性廣,可以在 5℃以上與 CFRP、B及 GFRP 等多種類型的纖維材料結(jié)合,具有良好的物理及化學性能,符合《結(jié)構(gòu)加固材料安全性鑒定技術規(guī)范》(GB 50728-2011)[52]以及《混凝土結(jié)固設計規(guī)范》(GB 50367-2013)[53]A 級浸漬膠的標準,其外觀及基本物理見圖 2.2(b)及表 2.2 所示。
【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

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相關博士學位論文 前3條

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相關碩士學位論文 前3條

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本文編號:2892686

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