纖維復(fù)合材料作為一種近年來逐漸興起的新型材料,主要由包括樹脂、纖維等在內(nèi)的多種材料經(jīng)物理和化學(xué)手段處理而成。纖維復(fù)合材料輕質(zhì)、高強、絕緣、耐腐蝕等優(yōu)點,但GFRP筋材料沒有類似鋼筋的明顯的屈服臺階,表現(xiàn)出較為明顯的脆性。因此,本文就關(guān)于GFRP筋相比普通鋼筋在軸壓混凝土圓柱構(gòu)件中的使用性能,借助有限元軟件進行數(shù)值模擬,進行了GFRP筋混凝土柱與普通鋼筋混凝土柱承壓性能的對比分析。并對未約束GFRP筋混凝土圓柱及GFRP管約束混凝土柱的尺寸效應(yīng)進行研究,在此基礎(chǔ)上采用數(shù)值模擬的方法進行了GFRP筋應(yīng)用于實例模型的軸壓承載性能分析。所做工作及研究成果主要有以下幾點:（1）采用有限元軟件模擬試驗過程,分析了數(shù)值模擬GFRP筋混凝土柱圓柱軸壓性能的有效性,結(jié)果表明,數(shù)值模擬結(jié)果與試驗結(jié)果有較好的吻合度,數(shù)值分析準確度良好;采用了GFRP筋與鋼筋等直徑替換和等強度替換兩種替換方法討論了配筋類型對混凝土圓柱承壓力學(xué)性能的影響,結(jié)果表明,采用等直徑替換的方法時,GFRP筋構(gòu)件與普通鋼筋構(gòu)件承載力較為接近;討論了配筋率對混凝土圓柱承壓力學(xué)性能的影響,結(jié)果表明,提高縱向GFRP筋配筋率能有效提高模型的承... 

【文章來源】：華北水利水電大學(xué)河南省

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

鋼筋混凝

2材料性能及有限元建模方法72材料性能及有限元建模方法2.1纖維復(fù)合材料筋概述2.1.1FRP筋的分類與制作原理（1）FRP筋構(gòu)成和種類FRP筋是利用合成樹脂將若干股人造礦物連續(xù)纖維進行膠合，然后經(jīng)專用模具擠壓并拉拔成型的一種高性能復(fù)合材料筋[20]，它主要由人造增強纖維和合成樹脂兩部分組成。其中，人工增強纖維在FRP筋中起著應(yīng)力傳遞和骨架支撐的作用，當(dāng)FRP筋受力時，內(nèi)部纖維會在外力作用下的成為主要受力體。建筑上所用到的人工增強纖維主要有碳纖維、玻璃纖維和玄武巖纖維等。碳纖維主要由各種合成纖維碳化而成，含碳量在90%以上。碳纖維增強纖維材料的密度不到普通鋼筋密度的25%，但它的強度卻遠遠高于后者。具有抗拉強度高、熱膨脹系數(shù)孝易加工等優(yōu)點。但碳纖維的表面易損傷，在強酸作用下容易老化，因此在使用前必須對碳纖維表面進行特殊處理才能投入使用。GFRP是由玻璃或廢玻璃材料經(jīng)高溫熔融、拉伸、纏繞、織造等工藝制成的，具有較高的極限抗拉強度、較低的材料密度、優(yōu)異的溫度穩(wěn)定性、耐磨性、耐腐蝕性等特點，且可循環(huán)利用，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。BFRP是玄武巖經(jīng)高溫熔融后快速拉拔而形成的連續(xù)纖維[21]，與CFRP相比，具有較高的極限抗拉強度、較低的材料密度、優(yōu)異的溫度穩(wěn)定性、耐磨性、耐腐蝕性等特點，是一種性能優(yōu)異、可循環(huán)利用的無機非金屬材料。圖2-1FRP筋分類圖Fig.2-1ClassificationofFRPbars建筑結(jié)構(gòu)中代替鋼筋的FRP筋主要是指直線型FRP筋。具體分類如圖2-1所示。普通圓鋼筋在工程中使用時，其外表面往往經(jīng)過特殊處理，如噴砂、繞絲等，從而增大FRP筋與混凝土之間的摩擦力，達到增強兩者間粘結(jié)強度的目的。（2）FRP筋生產(chǎn)工藝

華北水利水電大學(xué)碩士學(xué)位論文12圖2-3鋼材應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線Fig.2-3Stress-straincurveofsteel由于本文為單向軸壓模型，并不考慮鋼筋的滯回性能，因此采用簡化的Steel02模型，該本構(gòu)為單軸本構(gòu)模型。此模是由Menegotto等[39]提出的，該模型計算效率和精度較高，且考慮了Bauschinger效應(yīng)的對鋼材滯回性能的影響，具體方程式見式（2-1）。=+(1)(1+)1/(2-1)式中：——應(yīng)變硬化系數(shù)；——標準化無量綱應(yīng)力，=0；——標準化無量綱應(yīng)變，=0；——彈性段過渡到塑性段形狀控制參數(shù)，=012+，為循環(huán)中相鄰轉(zhuǎn)折點的應(yīng)變差，其值隨著加卸載的循環(huán)而不斷改變，0、1、2由鋼材的材性試驗確定。本文計算模型中的縱向筋采用HRB400型熱軋螺紋鋼筋，橫向箍筋采用HPB300型熱軋光圓鋼筋。材料性能及本構(gòu)模型如圖2-4。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]纖維增強復(fù)材筋與鋼筋混合配筋混凝土梁受彎性能試驗研究[J]. 阮向杰,陸春華,張壯壯,延永東.  工業(yè)建筑. 2018(10)
[2]GFRP筋纖維混凝土圓柱軸壓性能研究[J]. 鄧宗才,張秀麗.  哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報. 2018(10)
[3]鋼纖維體積率對C30混凝土立方體抗壓強度尺寸效應(yīng)的影響[J]. 解偉,羅維,李樹山,王驚濤.  華北水利水電大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2015(02)
[4]堿和海水環(huán)境下GFRP筋的抗拉性能加速老化試驗研究[J]. 薛偉辰,劉亞男,付凱,王偉.  華北水利水電大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2015(01)
[5]碳纖維布在橋梁加固維修中的應(yīng)用[J]. 吳體飛.  江西建材. 2015(03)
[6]單調(diào)軸壓荷載下考慮尺寸效應(yīng)的FRP加固混凝土圓柱應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系[J]. 王作虎,劉晶波,杜修力.  建筑科學(xué)與工程學(xué)報. 2013(04)
[7]基于ANSYS的鋼筋混凝土梁收斂問題對策分析[J]. 梅畢祥,賈益綱,許明,劉在今.  南昌工程學(xué)院學(xué)報. 2009(03)
[8]利用ANSYS模擬鋼筋混凝土中的收斂問題的對策[J]. 曾鵬,劉清,葉建榮.  四川建筑. 2008(03)
[9]FRP加筋混凝土短柱受壓性能試驗研究[J]. 張新越,歐進萍.  西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2006(04)
[10]混凝土結(jié)構(gòu)對新材料的挑戰(zhàn)[J]. 邢麗.  科技資訊. 2005(22)

博士論文
[1]FRP筋混凝土受彎構(gòu)件的結(jié)構(gòu)性能研究[D]. 徐秦.西安建筑科技大學(xué) 2009
[2]FRP筋力學(xué)性能及其混凝土梁受彎性能研究[D]. 徐新生.天津大學(xué) 2007
[3]FRP-混凝土界面行為研究[D]. 陸新征.清華大學(xué) 2005

碩士論文
[1]GFRP筋及GFRP筋混凝土柱受壓性能研究[D]. 米向乾.沈陽建筑大學(xué) 2012
[2]FRP配筋混凝土梁試驗研究及理論分析[D]. 李海霞.華中科技大學(xué) 2007
[3]纖維（FRP）約束混凝土柱力學(xué)性能研究[D]. 胡芳芳.長安大學(xué) 2005
[4]纖維布包裹加固鋼筋混凝土柱的軸心受壓試驗研究[D]. 惠軍民.西安理工大學(xué) 2003



本文編號：3064159