【摘要】：CFRP約束混凝土結(jié)構(gòu)是近年來(lái)備受關(guān)注的一種新型組合結(jié)構(gòu),以其輕質(zhì)高強(qiáng)的特性、簡(jiǎn)單便捷的施工方式和經(jīng)久耐用的優(yōu)點(diǎn)受到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。目前,對(duì)于CFRP約束圓柱的研究和應(yīng)用已較為成熟,但對(duì)于CFRP約束方柱而言,由于在柱角部存在應(yīng)力集中的問(wèn)題,導(dǎo)致CFRP產(chǎn)生的側(cè)向約束應(yīng)力不均勻,大大影響了約束效應(yīng),這一直是研究與應(yīng)用的難點(diǎn)。很多研究表明,此類(lèi)問(wèn)題不是單純的增加CFRP約束層數(shù)就能解決的。針對(duì)此問(wèn)題,本文通過(guò)增加特定的局部約束來(lái)削減CFRP約束矩形柱角部應(yīng)力集中帶來(lái)的影響,從而通過(guò)少數(shù)約束材料的增加極大的提高整個(gè)約束柱的承載能力。具體做法是在普通CFRP約束混凝土方柱基礎(chǔ)上,在角部以特定的方式額外黏貼局部CFRP增強(qiáng)層,角部增強(qiáng)層通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂相互粘結(jié)形成整體共同受力。通過(guò)這一方法可以有效提高約束柱的約束效應(yīng),具有良好的應(yīng)用前景。本文涉及到的研究參數(shù)有4個(gè),分別為:局部增強(qiáng)層層數(shù)、局部增強(qiáng)層黏貼方式、局部增強(qiáng)層厚度和局部增強(qiáng)層搭接長(zhǎng)度。以期通過(guò)對(duì)這些變量的研究找到最佳的約束形式。具體工作和研究成果如下:1)本文共設(shè)計(jì)了8組方柱試件,每組3個(gè),尺寸均為300?300?600mm,角部帶有30mm的預(yù)制倒角,混凝土強(qiáng)度等級(jí)均為C30。每組試件分別采用不同的約束形式,并對(duì)其進(jìn)行靜力軸壓試驗(yàn),試驗(yàn)測(cè)量了每組約束柱的軸向抗壓強(qiáng)度、軸向應(yīng)變和環(huán)向應(yīng)變。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn),局部增強(qiáng)層確能明顯提高約束柱的承載力,在破壞模式、CFRP環(huán)向應(yīng)變分布和延性方面也均有所改善。2)局部增強(qiáng)層層數(shù)對(duì)約束柱的約束效應(yīng)有明顯影響。隨著局部增強(qiáng)層層數(shù)的增加約束柱的抗壓強(qiáng)度不斷增大,破壞點(diǎn)由角部移到面部,CFRP環(huán)向應(yīng)變分布發(fā)生明顯變化,柱子延性也隨之提高。3)局部增強(qiáng)層黏貼方式對(duì)約束柱的約束效應(yīng)也比較明顯,總體來(lái)說(shuō),內(nèi)嵌“W+1+W”形式的約束效應(yīng)優(yōu)于外貼“1+W”形式。而局部增強(qiáng)層厚度和搭接長(zhǎng)度對(duì)約束柱的約束效應(yīng)不是影響很明顯。增強(qiáng)層厚度增加一倍,抗壓強(qiáng)度僅提高3%;當(dāng)搭接長(zhǎng)度超過(guò)40mm后,約束效應(yīng)基本不變。通過(guò)分析比較,本文得出了最有效的約束形式,即夾心餅干“W+1+W+1+W+……”形式,以這種形式進(jìn)行局部增強(qiáng),既經(jīng)濟(jì)又高效。4)本文用有限元模型對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了模擬,驗(yàn)證了模型的可靠性,并對(duì)其他參量進(jìn)行了模擬預(yù)測(cè)。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合前文試驗(yàn)結(jié)論,得出了抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式,此公式與本文試驗(yàn)結(jié)果及有限元模擬結(jié)果吻合良好且偏安全。
[Abstract]:CFRP confined concrete structure is a new type of composite structure which has been paid more and more attention in recent years. It is more and more widely used for its light-weight and high-strength characteristics, simple and convenient construction method and durable advantages. At present, the research and application of CFRP confined cylinders have been mature, but for CFRP confined square columns, due to the problem of stress concentration at the corner of the column, the lateral confinement stress produced by CFRP is not uniform, which greatly affects the confinement effect. This has always been a difficult point in research and application. Many studies show that this kind of problem can not be solved simply by increasing the number of CFRP constraint layers. To solve this problem, the influence of stress concentration at the corner of rectangular column constrained by CFRP is reduced by adding specific local constraints, and the bearing capacity of the whole confined column is greatly improved by the increase of a few confined materials. On the basis of common CFRP confined concrete square columns, the local CFRP reinforcement layer is added to the corner in a specific way, and the corner reinforcement layer binds to each other through epoxy resin to form a common force. This method can effectively improve the constraint effect of the confined column, and has a good application prospect. There are four research parameters involved in this paper: the number of local enhancement layers, the adhesion mode of local enhancement layer, the thickness of local enhancement layer and the overlap length of local reinforcement layer. In order to find the best form of constraint through the study of these variables. The concrete work and research results are as follows: (1) in this paper, 8 groups of square column specimens are designed, each group has 3 specimens, each group is 300 ~ 300 ~ 600mm in size, corner is prefabricated chamfer with 30mm, and concrete strength grade is C30. The axial compressive strength, axial strain and circumferential strain of each group of confined columns were measured by static axial compression test. It is found that the bearing capacity of confined columns can be obviously increased by local strengthened layers, and the circumferential strain distribution and ductility of CFRP are also improved in failure mode. 2) the number of local strengthened layers has a significant effect on the confinement effect of confined columns. With the increase of the number of local reinforcement layers, the compressive strength of the confined column increases continuously, and the failure point moves from angle to face, and the circumferential strain distribution of CFRP changes obviously. The ductility of the column is also increased by .3) the binding effect of the local reinforcement layer on the confined column is also obvious. In general, the constraint effect of the embedded "W 1 W" form is better than that of the external "1 W" form. However, the thickness of local reinforcement layer and the length of lap joint have no obvious influence on the confinement effect of confined columns. The thickness of the reinforced layer is doubled, and the compressive strength is only increased by 3. When the lap length exceeds 40mm, the constraint effect is almost unchanged. Through analysis and comparison, the most effective constraint form is obtained, that is, the sandwich biscuit "W1 W1W." In this paper, the finite element model is used to simulate the experimental data, the reliability of the model is verified, and the other parameters are simulated and forecasted. On this basis, combined with the previous experimental results, the design formula of compressive strength is obtained. The formula is in good agreement with the experimental results and the results of finite element simulation in this paper.
【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】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TU375.3

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本文編號(hào)：2124205