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FRP钢骨混凝土构件受力性能研究

作　者: 刘晓星
导　师: 王晓初；周乐
学　校: 沈阳大学
专　业: 岩土工程
关键词: FRP 钢骨混凝土 承载力 非线性分析
分类号: TU398.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 27次
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内容摘要


纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer,简称为FRP)具有高强、轻质、耐腐蚀、施工方便等优点,其材料不仅可用于航空、军工等领域,而且现在广泛应用于土木工程、水利工程、交通工程等领域。FRP在土木工程领域既能作为结构材料直接用于新建结构,还能作为加固材料加固建筑结构。目前,国内大部分文献是关于FRP约束普通钢筋混凝土构件或加固普通钢筋混凝土结构的相关研究,对于FRP约束钢骨混凝土构件或加固钢骨混凝土结构的研究的较少。因此,本文对FRP钢骨混凝土的受力性能进行了理论分析和数值模拟,本文主要研究工作及内容如下:对FRP布加固钢骨混凝土梁进行理论研究,并分析了三种不同破坏模式下FRP钢骨混凝土梁受弯承载力的特点,对每一种破坏模式(主要有三种破坏模式,每一种破坏模式又有三种情况:中和轴通过钢骨上翼缘;中和轴通过钢骨腹板;中和轴不通过钢骨)都推导了FRP钢骨混凝土梁正截面承载力计算公式。对FRP布加固钢骨混凝土梁斜截面受力特点进行分析,按FRP布斜截面加固方式可分为:U型粘贴、L型粘贴、全包裹粘贴等,本文不仅分析不同粘贴方式的影响,而且还推导了FRP钢骨混凝土梁斜截面承载力计算公式,最后通过实验数据验证其正确性。在对现有FRP约束混凝土计算模型分析基础上,通过回归分析得到的FRP约束混凝土矩形柱的强度修正公式,再通过叠加法推导了FRP约束圆柱和FRP约束矩形柱的承载力计算公式。对FRP钢骨混凝土受弯构件进行全过程非线性分析,采用FORTRAN语言编制了非线性程序,非线性分析得到梁的弯矩-曲率及荷载-挠度关系曲线。这种分析方法不仅考虑了多种材料的特性因素,而且反映了结构中材料的非线性特征。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
1. 绪论  11-19
  1.1 研究背景  11
  1.2 FRP 在土木工程中的应用概况  11-15
    1.2.1 FRP 材料的性能和特点  11-13
    1.2.2 FRP 作为结构材料的应用  13
    1.2.3 FRP 在结构加固方向的应用  13-15
  1.3 FRP 在国内外的研究与应用  15-17
    1.3.1 国外的研究与应用现状  15-16
    1.3.2 国内的研究与应用现状  16-17
  1.4 本文的主要研究内容  17-19
2.FRP 钢骨混凝土梁受弯承载力性能研究  19-35
  2.1 概况  19
  2.2 材料的本构关系  19-21
    2.2.1 混凝土的应力和应变关系  19-20
    2.2.2 钢材的应力和应变关系  20-21
    2.2.3 碳纤维布应力和应变关系  21
  2.3 破坏模式及受压区高度确定  21-22
  2.4 极限承载力计算  22-32
    2.4.1 第一种破坏模式下极限承载力计算公式  23-27
    2.4.2 第二种破坏模式下极限承载力计算公式  27-29
    2.4.3 第三种破坏模式下极限承载力计算公式  29-32
  2.5 计算实例  32-35
3.FRP 钢骨混凝土梁抗剪承载力性能研究  35-45
  3.1 概况  35
  3.2 抗剪加固FRP 粘贴方法  35-37
    3.2.1 侧面粘贴  35-36
    3.2.2 U 型粘贴  36-37
    3.2.3 封闭包裹粘贴  37
  3.3 抗剪加固的两种基本破坏模式  37
  3.4 FRP 抗剪承载力计算公式  37-42
    3.4.1 已有的计算模型  38-40
    3.4.2 修正后的计算模型  40-42
  3.5 计算值与试验值对比分析  42-45
4.FRP 钢骨混凝土压弯构件受力性能研究  45-67
  4.1 概况  45
  4.2 混凝土受压构件破坏形态  45-46
  4.3 FRP 约束混凝土的作用机理  46-48
  4.4 FRP 约束混凝土强度的计算  48-57
    4.4.1 已有FRP 布约束混凝土强度计算模型  48-56
    4.4.2 FRP 布约束矩形混凝土柱的修正强度公式  56-57
  4.5 FRP 约束钢骨混凝土柱的承载力计算  57-63
    4.5.1 基本假定  57-58
    4.5.2 FRP 约束矩形柱的轴压承载力计算公式  58-59
    4.5.3 FRP 约束矩形柱的偏压承载力计算公式  59-62
    4.5.4 FRP 约束圆柱的轴压承载力计算公式  62-63
  4.6 极限承载力计算实例  63-67
5.FRP 布钢骨混凝土梁非线性分析  67-75
  5.1 概况  67
  5.2 基本假定  67
  5.3 非线性分析原理及求解步骤  67-70
    5.3.1 合成迭代法原理  67-69
    5.3.2 弯矩-曲率关系  69
    5.3.3 荷载-变形关系  69-70
  5.4 程序编制的要点与流程图  70-71
  5.5 FRP 钢骨混凝土梁实例分析  71-75
6. 结论与展望  75-77
  6.1 结论  75-76
  6.2 展望  76-77
参考文献  77-83
在学期间研究成果  83-85
致谢  85-86

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 组合结构 > 其他组合结构
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