【碩士】FRP-鋼復合管約束鋼筋混凝土柱的抗震性能

內容簡介

　　 FRP(Fiber-Reinforced Polymer)鋼復合管(FRP-Steel Composite Tube, FSCT)是指在薄壁圓鋼管表面纏繞 FRP 形成的管材,這種復合管既可以節(jié)省鋼材及模板,同時外包FRP又可防止鋼管的局部屈曲與銹蝕。目前已有的少量研究均借鑒鋼管混凝土柱施工方式,將FRP-鋼復合管通過梁柱節(jié)點區(qū)且管內不配筋,試驗結果表明此類柱可有效改善柱的抗震性能,為解決FRP-鋼復合管在梁柱節(jié)點區(qū)施工困難的問題,本文提出了FRP-鋼復合管約束鋼筋混凝土柱的構件形式,即FRP-鋼復合管不伸入梁柱節(jié)點區(qū),復合管對內部鋼筋混凝土柱只起到約束作用。針對這種新型柱構件的抗震性能,開展了以下研究工作: 　　(1) 為驗證FRP-鋼復合管的約束作用,本文進行了10個直徑250mm、高500mm圓柱的軸壓試驗,包括 1個鋼管約束鋼筋混凝土柱和 9個FRP-鋼復合管約束鋼筋混凝土柱,考察了 FRP 層數、類型以及配箍率、加載方式對 FRP-鋼復合管約束鋼筋混凝土柱軸壓性能的影響。結果表明:外部纏繞FRP可明顯改善鋼管約束鋼筋混凝土柱的承載力和延性,GFRP 與鋼管的協同工作效果最好;配箍率及加載方式對這類構件的軸壓性能影響較小; 　　(2) 結合軸壓試驗數據以及已有研究工作,建立了FRP-鋼復合管約束鋼筋混凝土圓柱單軸應力-應變模型,該模型與本文及其他學者試驗得到的單軸受壓應力-應變曲線吻合較好; 　　(3) 通過5個直徑為400mm足尺柱的抗震性能試驗,考察了鋼筋混凝土柱和FRP、鋼管以及FRP-鋼復合管約束鋼筋混凝土柱的抗震性能。結果表明:FRP-鋼復合管約束鋼筋混凝土柱具有更好的延性和耗能能力;隨著軸壓比的增加, FRP-鋼復合管約束鋼筋混凝土柱的承載力提高,但延性和耗能能力略有降低; 　　(4) 基于OpenSees平臺與前述應力-應變本構模型,模擬了FRP-鋼復合管約束鋼筋混凝土圓柱的滯回抗震性能,參數分析結果表明:柱界限軸壓比在0.7~0.8之間;FRP包裹層數越多,柱的水平承載力和延性越好,但隨著層數的增多,提高效率降低;FRP包裹高度對柱荷載-位移曲線無明顯影響,縱筋配筋率越大,柱的水平承載力越高。　　......　　共98頁編制于2012年

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