【摘要】：沿海及近海的工程結(jié)構(gòu),如棧橋、碼頭和系泊平臺(tái)經(jīng)常采用管樁作為其基礎(chǔ)或支撐。這些管樁在使用過程中,除了需要抵抗豎向和水平荷載的共同作用,還面臨著嚴(yán)苛海洋環(huán)境造成的以鋼筋銹蝕為主的耐久性問題。纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(Fiber-Reinforced Polymer,以下簡(jiǎn)稱為FRP),因其具有良好的力學(xué)性能以及抗腐蝕能力,可在此類情況下代替鋼材,因此FRP-混凝土組合結(jié)構(gòu)可作為滿足這種管樁構(gòu)件要求的理想結(jié)構(gòu)形式。本文基于對(duì)FRP材料在混凝土結(jié)構(gòu)中已有應(yīng)用的基礎(chǔ)上,提出了一種新型的GFRP-混凝土組合截面形式,它主要由三部分構(gòu)成:空心混凝土圓柱,外部GFRP套管約束和內(nèi)部的GFRP縱筋。具有該種截面的長(zhǎng)柱構(gòu)件可作為滿足上述要求的新型管樁構(gòu)件,而為了掌握該構(gòu)件在軸壓和彎壓耦合情況下的力學(xué)性能,作者對(duì)其短柱形式進(jìn)行了系統(tǒng)的試驗(yàn)研究和分析工作:(1)軸壓試驗(yàn)主要考察了縱筋位置、配筋率、混凝土截面空心和GFRP約束強(qiáng)度對(duì)構(gòu)件軸壓性能的影響。在第一批試驗(yàn)中,發(fā)現(xiàn)了縱筋貼壁放置對(duì)構(gòu)件性能有不利影響,進(jìn)而在第二批試驗(yàn)中對(duì)構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)做出了改進(jìn)。分析結(jié)果,發(fā)現(xiàn)該構(gòu)件具有在屈服后承載力保持穩(wěn)定上升的雙線性荷載-位移關(guān)系,且具有較好的極限承載能力和延性,同時(shí)GFRP筋在本構(gòu)件中也發(fā)揮了良好的抗壓能力。(2)此外,作者比較了FRP均勻約束的圓形截面和空心率為0.5的非均勻約束環(huán)形截面的混凝土應(yīng)力-應(yīng)變性能差異。在Teng J.G.等人提出的FRP約束混凝土本構(gòu)理論模型的基礎(chǔ)上,通過理論分析和試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合的方式得到了適用于環(huán)形截面的FRP約束混凝土本構(gòu)模型。(3)彎壓試驗(yàn)考察了偏心距為25mm,50mm和四點(diǎn)支撐受彎時(shí)構(gòu)件的力學(xué)性能。試驗(yàn)結(jié)果說明隨著偏心率增大,構(gòu)件的軸向承載力減小,側(cè)向變形增大等特點(diǎn)。根據(jù)得到的應(yīng)變數(shù)據(jù),探討了偏壓情況下構(gòu)件外部GFRP約束性能改變的情況。之后采用上文得出的混凝土本構(gòu)模型,用條代法進(jìn)行了短柱受壓的非線性分析,得出了構(gòu)件的M-N曲線,并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較和分析。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU398.9
【圖文】：

沿海及近海的結(jié)構(gòu)工程，相比于一般陸地上的結(jié)構(gòu)工程，因其特殊的使用功能和嚴(yán)苛的環(huán)境條件，在設(shè)計(jì)和建造時(shí)會(huì)有一些特定的考慮因素。如棧橋、碼頭和系泊平臺(tái)這樣的結(jié)構(gòu)，就主要有以下兩點(diǎn)需要考慮[1]：其一是它們常常由一些長(zhǎng)度較大、獨(dú)立的管樁作為基礎(chǔ)和支撐。這些管樁除了受到來自上部結(jié)構(gòu)的豎向荷載，還受到很多由環(huán)境產(chǎn)生（如洋流、波浪、風(fēng)、地震以及水壓和地基土壓力等）的水平向荷載的影響，使得它們?cè)谳S力的作用下同時(shí)也受到很大的彎矩和剪力作用[1-3]。因此，這些管樁需要滿足復(fù)雜受力作用下的承載力水平要求。其二是這些結(jié)構(gòu)的管樁部分，應(yīng)具有很高的耐久性。傳統(tǒng)的木制、型鋼或一般的鋼筋混凝土基樁，在波浪沖蝕和海水腐蝕的作用下，性能會(huì)受到嚴(yán)重影響，很難保證具有足夠的耐久性，如圖 1-1 所示。而新型的復(fù)合材料如 FRP（FiberReinforced Polymer，即纖維增強(qiáng)復(fù)合材料），因其具有良好的力學(xué)性能、耐腐蝕性能和工程應(yīng)用能力，可以作為傳統(tǒng)材料的替代品，為海洋工程中管樁的耐久性問題提供可行的解決方案[4,5]。

圖 1-2 新型 GFRP-混凝土組合管樁設(shè)計(jì)概念性的角度出發(fā)：FRP 套管隔絕了混凝土與外對(duì)混凝土表面的侵蝕，可以提高構(gòu)件整體的耐樁不使用鋼材，所以能夠成功地避免一系列由應(yīng)用的角度出發(fā)：該管樁在制造過程中，可直澆筑的模板，節(jié)省生產(chǎn)成本。且該管樁不需考以采用海水海沙混凝土來進(jìn)行澆筑，因此可以，特別是對(duì)于海洋工程而言，具有非�？捎^的實(shí)究現(xiàn)狀對(duì)這種外部具有 FRP 約束、內(nèi)部配有 FRP 縱計(jì)以及抗壓性能做出研究。為達(dá)到研究目的，約束的環(huán)形截面混凝土和 FRP 縱筋在受壓構(gòu)件出整理和總結(jié)。

僅作為護(hù)舷樁和板樁墻來緩沖船舶�？繒r(shí)的側(cè)向沖擊力。1.2.1.5 玻纖塑料樁玻纖塑料樁由再生塑料基體和在基體內(nèi)隨機(jī)分布的玻璃纖維組成（如圖1-3(f)），這種樁同樣主要作為護(hù)舷樁使用。2006 年，Juran I.和 Komornik U.[17]對(duì)該樁進(jìn)行了軸壓性能測(cè)試，發(fā)現(xiàn)其具有與加載速率相關(guān)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，且其彈性模量?jī)H有 0.37GPa，比混凝土小 40 余倍，故不適于作大多數(shù)的承載力構(gòu)件。綜上所述，現(xiàn)有的主要復(fù)材樁可分為由復(fù)合材料與傳統(tǒng)材料（混凝土、鋼材）組合而成和主要由復(fù)合材料制成的兩種類型。其中后者的強(qiáng)度、剛度受材料性能限制
【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王娣;;GFRP在建筑中的應(yīng)用與發(fā)展[J];綠色環(huán)保建材;2016年10期

2 張晨浩;王璐;陳浩;;溫度-荷載耦合作用下GFRP-泡沫夾層結(jié)構(gòu)I型斷裂理論研究[J];玻璃鋼/復(fù)合材料;2016年12期

3 馬亞利;王璐;歐謹(jǐn);劉偉慶;;溫度荷載作用下GFRP-泡沫夾層結(jié)構(gòu)Ⅱ型界面斷裂韌性分析[J];南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2017年03期

4 劉成才;章世祥;李西芝;;高良澗GFRP桁架橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析[J];科技創(chuàng)新與應(yīng)用;2017年15期

5 崔艷艷;;GFRP材料地下連續(xù)墻施工方案研究[J];工程建設(shè)與設(shè)計(jì);2017年11期

6 高嵩;GFRP在建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用[J];中國(guó)西部科技;2004年05期

7 吳妙生,周祝林;OPTIMUM DESIGN OF ADHESIVE BONDING OFRESIN-BASE COMPOSITES[J];Applied Mathematics and Mechanics(English Edition);1997年11期

8 三角淳;陳朝鴻;;GFRP板簧的動(dòng)向[J];國(guó)外汽車;1987年03期

9 張孝深;隔板式活絡(luò)模在混雜型GFRP艙墊板中的應(yīng)用[J];玻璃鋼/復(fù)合材料;1989年06期

10 鮑忠興,顧惠成,張芝婷;STUDY OF COMPRESSIBILITY OF LAMINATED PHENOLIC GFRP AT HIGH PRESSURE[J];Chinese Science Bulletin;1989年19期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 任大龍;GFRP板-瀝青混合料界面粘結(jié)斷裂力學(xué)性能研究[D];東南大學(xué);2018年

2 代力;持續(xù)荷載與環(huán)境作用下混凝土梁中GFRP筋抗拉性能研究[D];武漢理工大學(xué);2017年

3 張霓;GFRP管空心鋼筋混凝土構(gòu)件試驗(yàn)研究與理論分析[D];東北大學(xué);2016年

4 劉驥夫;GFRP加固砌體墻力學(xué)性能研究[D];大連理工大學(xué);2006年

5 張智;噴射GFRP加固砌體結(jié)構(gòu)抗震性能試驗(yàn)研究與理論分析[D];武漢理工大學(xué);2010年

6 王冠輝;含CO_2和H_2O石油介質(zhì)對(duì)GFRP管材的滲透與腐蝕行為研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

7 張志春;結(jié)構(gòu)新型熱固性FRP復(fù)合筋及其性能[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2008年

8 秦國(guó)鵬;GFRP管鋼筋混凝土構(gòu)件力學(xué)性能研究[D];東北大學(xué)　;2010年

9 陳智;GFRP土釘多尺度力學(xué)性能及錨固支護(hù)工程應(yīng)用研究[D];華中科技大學(xué);2016年

10 趙菲;外包GFRP板鋼筋混凝土梁的力學(xué)性能研究[D];浙江大學(xué);2013年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 Wahab Aslam;GFRP管約束十字形鋼骨混凝土組合柱偏心受壓性能[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2019年

2 吳官正;GFRP-混凝土空心圓柱受壓性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

3 王金為;GFRP-鋼組合防屈曲支撐抗震性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

4 熊皓;全GFRP橋梁的力學(xué)性能研究[D];天津大學(xué);2018年

5 樊彬彬;GFRP管約束混凝土短柱軸壓承載力和滯回性能研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2018年

6 齊俊偉;鹽堿環(huán)境下GFRP筋及其混凝土構(gòu)件的耐久性研究[D];武漢理工大學(xué);2018年

7 陳守磊;GFRP筋混凝土粘結(jié)性能試驗(yàn)方法研究[D];沈陽建筑大學(xué);2016年

8 張敏;裝配式GFRP板-鐵尾礦混凝土組合樓板受力性能研究[D];河北建筑工程學(xué)院;2019年

9 陳碩;裝配式GFRP管鋼纖維尾礦混凝土柱軸壓性能試驗(yàn)研究[D];河北建筑工程學(xué)院;2019年

10 厲嘉鑫;GFRP管約束型鋼再生混凝土組合柱軸壓性能研究[D];西安理工大學(xué);2019年

本文編號(hào)：2866753