本文選題：鋼筋混凝土梁 + CFRP約束混凝土��； 參考：《湖南大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：鋼筋混凝土梁的延性變形能力對混凝土結(jié)構(gòu)抗震性能有著重要影響,為了保證梁的延性變形能力,我國《建筑抗震設(shè)計規(guī)范GB50011-2010》對配筋率進(jìn)行了限制,但實(shí)際工程設(shè)計中,由于層高限制或荷載過大等原因,設(shè)計人員不得不把混凝土梁設(shè)計成高配筋率梁或超筋梁。延性可以從結(jié)構(gòu)、構(gòu)件、截面、材料四個層面來評判,構(gòu)件的延性與截面和材料的延性密切相關(guān)。鋼筋混凝土梁的主要材料為混凝土和鋼筋,鋼筋具有良好的變形能力,因此鋼筋混凝土梁的延性變形能力主要由受壓區(qū)混凝土的延性控制。對混凝土進(jìn)行側(cè)向約束可以提高混凝土的強(qiáng)度和極限壓應(yīng)變,因此對梁的受壓區(qū)混凝土進(jìn)行側(cè)向約束可以提高梁的延性性能。CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic)材料具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、高彈模、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn),CFRP約束混凝土在試驗中展現(xiàn)出良好的變形能力。在這種背景下,本文提出了一種新型的CFRP管約束受壓區(qū)的鋼筋混凝土梁(以下簡稱CFRP約束梁),通過9根CFRP約束梁和3根對比梁的四點(diǎn)受彎試驗,研究了CFRP約束梁的受彎性能。本文主要包括以下幾方面的內(nèi)容:(1)對本文試驗中所使用的材料進(jìn)行材料力學(xué)性能試驗,包括CFRP單向拉伸試驗,鋼筋拉伸試驗,C50和C35混凝土配合比設(shè)計及其抗壓性能試驗等,為CFRP約束梁的試驗研究與理論分析提供依據(jù)。(2)通過四點(diǎn)受彎加載試驗,以混凝土強(qiáng)度等級、配筋率、CFRP層數(shù)、約束區(qū)長度與形狀為試驗參數(shù),對CFRP約束梁的受彎性能進(jìn)行試驗研究,試驗結(jié)果顯示:對受壓區(qū)混凝土進(jìn)行CFRP管約束對鋼筋混凝土梁的極限承載力影響不大,但能有效地提高梁的延性;梁的混凝土強(qiáng)度等級越低,或配筋率越高,梁的延性提高幅度也越大;增加CFRP層數(shù)對延性的進(jìn)一步提高效果不明顯,但能有效地延緩CFRP管應(yīng)變的開展;就提高鋼筋混凝土梁延性而言,采用矩形CFRP管對受壓區(qū)混凝土進(jìn)行約束比圓形CFRP管更有效;CFRP約束區(qū)長度大于純彎段長度時,增大約束區(qū)長度對進(jìn)一步提高梁的受彎性能效果不明顯;為了節(jié)約CFRP材料,CFRP管的高度可以小于受壓區(qū)高度。(3)根據(jù)材料力學(xué)性能試驗結(jié)果和簡化的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系,結(jié)合已有的CFRP約束混凝土應(yīng)力-應(yīng)變模型 Wei模型,采用數(shù)值法,對CFRP約束梁進(jìn)行受彎全過程非線性分析,主要分析CFRP約束梁截面的荷載-曲率關(guān)系和CFRP約束梁的荷載-位移關(guān)系,并與試驗值進(jìn)行對比,發(fā)現(xiàn)兩者比較吻合。
[Abstract]:The ductile deformation ability of reinforced concrete beams has an important effect on the seismic behavior of concrete structures. In order to ensure the ductile deformation capacity of the beams, the reinforcement ratio is restricted by the Code for Seismic Design of buildings in China (GB50011-2010), but in the practical engineering design, the reinforcement ratio is limited. Because of the limit of floor height or the excessive load, the designers have to design the concrete beam into high reinforcement ratio beam or super reinforced beam. Ductility can be judged from four aspects: structure, member, section and material. The ductility of the member is closely related to the section and the ductility of the material. The main materials of reinforced concrete beams are concrete and steel bars, so the ductility of reinforced concrete beams is mainly controlled by the ductility of concrete in compression zone. Lateral confinement of concrete can improve the strength and ultimate compressive strain of concrete. Therefore, lateral restraint of concrete in compression zone can improve the ductility of beam. CFRP carbon Fiber Reinforced Plastic) material has light weight, high strength and high elastic modulus. Corrosion resistance and other advantages of CFRP confined concrete in the test showed a good deformation capacity. In this context, a new type of reinforced concrete beam (CFRP confined beam) in the confined zone of CFRP pipe is proposed. The flexural behavior of CFRP confined beam is studied by four point bending tests of 9 CFRP restrained beams and 3 contrast beams. The main contents of this paper are as follows: (1) the mechanical properties of the materials used in this paper are tested, including CFRP uniaxial tensile test, steel bar tensile test, C50 and C35 concrete mix ratio design and compressive performance test, etc. Through four-point flexural loading test, the concrete strength grade, reinforcement ratio and the number of CFRP layers, the length and shape of the confined zone are taken as the test parameters, which provides the basis for the experimental study and theoretical analysis of CFRP restrained beams. The flexural behavior of CFRP confined beams is studied. The experimental results show that the ultimate bearing capacity of reinforced concrete beams is not affected by CFRP pipe confinement, but it can effectively improve the ductility of RC beams. The lower the concrete strength grade of the beam is or the higher the reinforcement ratio is, the greater the ductility of the beam is. The further improvement of the ductility by increasing the number of CFRP layers is not obvious, but it can effectively delay the strain development of the CFRP pipe. In order to improve the ductility of reinforced concrete beams, when the concrete confined by rectangular CFRP tube is more effective than the circular CFRP tube, the length of confined zone is larger than that of pure bending section. In order to save the height of CFRP tube, the height of CFRP-tube can be smaller than that of compression zone, according to the experimental results of mechanical properties of materials and the simplified stress-strain relationship, the effect of increasing the length of confined zone is not obvious. Combined with the existing stress-strain model of CFRP confined concrete and Wei model, the nonlinear analysis of the whole bending process of CFRP confined beams is carried out by using numerical method. The load-curvature relation of CFRP confined beam section and the load-displacement relation of CFRP constrained beam are analyzed and compared with the experimental results. It is found that the two relations are in good agreement with each other.
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TU375.1

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本文編號：1814793