PVC-FRP管混凝土柱力学性能的试验研究与理论分析
【摘要】：
现代结构工程正在向大型、复杂、新颖方向发展,对技术含量的要求也越来越高,结构工程的发展对结构体系的创新提出了迫切的需求。为避免现有结构形式在强度、变形、刚度和耐久性等方面的不足,本文对新型的PVC—FRP管混凝土柱进行了系统的研究。
根据静力平衡条件和元件的屈服准则,考虑约束效应系数、侧向约束系数、非约束混凝土的强度以及约束材料的性能对混凝土柱承载力的影响,建立了约束混凝土柱的统一承载力模型。该模型可适用于钢筋约束混凝土柱、钢管混凝土柱和FRP约束混凝土柱承载力计算。进一步考虑混凝土截面形状系数k_s、FRP管中含纤维复合材料的比率λ及约束效应折减系数k_r,建立了FRP约束混凝土柱的统一强度模型,模型计算值与试验值吻合较好。
对轴心受压PVC-FRP管混凝土柱进行了试验研究,分析了环箍间距、轴向配筋、长细比等因素对PVC-FRP管混凝土柱的破坏形式、承载力、变形以及应力-应变关系的影响。通过与现有的结构形式进行比较,证明了PVC-FRP管混凝土柱的优越性。在试验研究的基础上,考虑环箍间距、轴向配筋、长细比的影响,分别提出了无筋PVC-FRP管混凝土柱、配筋PVC-FRP管混凝土柱以及PVC-FRP管混凝土中长柱的承载力和极限应变的计算公式,并建立了无筋PVC-FRP管混凝土柱和配筋PVC-FRP管混凝土柱的应力-应变模型,模型计算值与试验值吻合较好。
进行了偏心受压PVC-FRP管混凝土柱的承载力试验,分析了环箍间距、偏心距等因素对PVC-FRP管混凝土柱的破坏特征、延性、承载力、荷载-挠度关系、弯矩-曲率关系及荷载-弯矩关系的影响,并对混凝土柱的平截面假定进行了验证。在试验研究基础上,引入偏心距增大系数,提出了偏压PVC-FRP管混凝土柱的承载力计算公式,根据PVC-FRP管混凝土柱应力-应变模型,推导了PVC-FRP管混凝土柱轴压比限值的计算公式,并建立了偏压构件的弯矩-曲率关系模型和荷载-挠度关系模型,模型的计算值与试验值吻合较好。
对PVC-FRP管混凝土柱进行了耐久性试验研究,通过CFRP和PVC-FRP管混凝土柱在碱溶液和氯离子溶液中的耐久性试验,分析了不同环境对CFRP材料的力学性能和PVC-FRP管混凝土柱的承载力、变形和应力-应变关系的影响。结果表明,PVC-FRP管混凝土柱具有很好的耐久性能。
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TU398.9
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