【硕士】FRP-钢复合管约束钢筋混凝土柱的抗震性能

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内容简介

　　 FRP(Fiber-Reinforced Polymer)钢复合管(FRP-Steel Composite Tube, FSCT)是指在薄壁圆钢管表面缠绕 FRP 形成的管材,这种复合管既可以节省钢材及模板,同时外包FRP又可防止钢管的局部屈曲与锈蚀。目前已有的少量研究均借鉴钢管混凝土柱施工方式,将FRP-钢复合管通过梁柱节点区且管内不配筋,试验结果表明此类柱可有效改善柱的抗震性能,为解决FRP-钢复合管在梁柱节点区施工困难的问题,本文提出了FRP-钢复合管约束钢筋混凝土柱的构件形式,即FRP-钢复合管不伸入梁柱节点区,复合管对内部钢筋混凝土柱只起到约束作用。针对这种新型柱构件的抗震性能,开展了以下研究工作: 　　(1) 为验证FRP-钢复合管的约束作用,本文进行了10个直径250mm、高500mm圆柱的轴压试验,包括 1个钢管约束钢筋混凝土柱和 9个FRP-钢复合管约束钢筋混凝土柱,考察了 FRP 层数、类型以及配箍率、加载方式对 FRP-钢复合管约束钢筋混凝土柱轴压性能的影响。结果表明:外部缠绕FRP可明显改善钢管约束钢筋混凝土柱的承载力和延性,GFRP 与钢管的协同工作效果最好;配箍率及加载方式对这类构件的轴压性能影响较小; 　　(2) 结合轴压试验数据以及已有研究工作,建立了FRP-钢复合管约束钢筋混凝土圆柱单轴应力-应变模型,该模型与本文及其他学者试验得到的单轴受压应力-应变曲线吻合较好; 　　(3) 通过5个直径为400mm足尺柱的抗震性能试验,考察了钢筋混凝土柱和FRP、钢管以及FRP-钢复合管约束钢筋混凝土柱的抗震性能。结果表明:FRP-钢复合管约束钢筋混凝土柱具有更好的延性和耗能能力;随着轴压比的增加, FRP-钢复合管约束钢筋混凝土柱的承载力提高,但延性和耗能能力略有降低; 　　(4) 基于OpenSees平台与前述应力-应变本构模型,模拟了FRP-钢复合管约束钢筋混凝土圆柱的滞回抗震性能,参数分析结果表明:柱界限轴压比在0.7~0.8之间;FRP包裹层数越多,柱的水平承载力和延性越好,但随着层数的增多,提高效率降低;FRP包裹高度对柱荷载-位移曲线无明显影响,纵筋配筋率越大,柱的水平承载力越高。　　......　　共98页 编制于2012年

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