發(fā)布時(shí)間：2020-11-21 06:42

　　 近年來,由于地震頻發(fā)以及建筑結(jié)構(gòu)的老化,既有建筑結(jié)構(gòu)的加固維修逐漸成為結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域的熱點(diǎn)。纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(Fiber Reinforced Polymer,FRP)由于其輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕等優(yōu)良特性逐漸成為建筑加固領(lǐng)域常用材料。玄武巖纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(Basalt Fiber Reinforced Polymer,BFRP)在具備同類型FRP優(yōu)異力學(xué)性能的同時(shí),兼具環(huán)保、材料來源廣等特點(diǎn)逐漸成為各國學(xué)者的研究對(duì)象。建筑結(jié)構(gòu)主要支撐構(gòu)件在遭受地震等偶然荷載作用下會(huì)遭受不同程度的損傷,受損結(jié)構(gòu)構(gòu)件除部分損傷較大以及側(cè)向殘余位移較大,需進(jìn)行推倒重建外,大量中輕微損傷以及側(cè)向殘余位移較小的建筑結(jié)構(gòu)仍有加固后使用的必要。目前,關(guān)于FRP加固混凝土柱的試驗(yàn)研究已有很多,但大多已有的試驗(yàn)研究主要是針對(duì)FRP約束完好混凝土柱,而關(guān)于FRP約束損傷鋼筋混凝柱的研究,其初始損傷水平大多較低,在FRP約束較大損傷鋼筋混凝土柱軸壓力學(xué)研究領(lǐng)域還存在較大的空白。因此,本文開展BFRP約束損傷鋼筋混凝土圓柱軸壓試驗(yàn)與理論研究,主要研究內(nèi)容如下:(1)本文對(duì)22個(gè)直徑242 mm,高726 mm的混凝土圓柱(包含20個(gè)鋼筋混凝土圓柱以及2個(gè)素混凝土圓柱)開展了單軸受壓試驗(yàn),研究了鋼筋、BFRP層數(shù)以及預(yù)損傷對(duì)鋼筋混凝土圓柱軸壓力學(xué)性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明:縱筋對(duì)BFRP約束損傷混凝土的極限應(yīng)力影響較大,而箍筋對(duì)極限應(yīng)力以及極限應(yīng)變均有不可忽視的影響;BFRP約束后可以有效改善損傷鋼筋混凝土圓柱的極限應(yīng)力以及極限應(yīng)變能力;鋼筋混凝土圓柱由于損傷而降低的彈性模量無法通過BFRP約束的方式恢復(fù);與BFRP約束完好柱相比,約束損傷柱的彈性模量以及極限抗壓強(qiáng)度會(huì)降低,并且隨著損傷水平的增加,其降低程度增大。(2)本文在深入分析試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上,借鑒已有的模型,提出了考慮BFRP與箍筋共同約束的BFRP約束完好鋼筋混凝土圓柱單軸受壓下的極限應(yīng)力模型、極限應(yīng)變模型以及應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系模型。(3)本文對(duì)基于面積的損傷評(píng)價(jià)指標(biāo)、基于剛度的損傷評(píng)價(jià)指標(biāo)以及基于應(yīng)變的損傷評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行了詳細(xì)的分析,在此基礎(chǔ)上提出了與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好的BFRP約束損傷鋼筋混凝土圓柱單軸受壓下的極限應(yīng)力模型、極限應(yīng)變模型以及應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系模型。
【學(xué)位單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU375
【部分圖文】：

a）纖維布加固鋼筋混凝土梁、柱 b）纖維布加固鋼筋混凝土柱圖 1.1 纖維布在實(shí)際工程中的應(yīng)用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(Fiber Reinforced Polymer，F(xiàn)RP)是由增強(qiáng)纖維材料與基體材料經(jīng)過纏繞，模壓或拉擠等成型工藝而形成的復(fù)合材料，具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕及施工便捷等顯著優(yōu)點(diǎn)。目前常用的 FRP 材料包括碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（Carbon-FRP，CFRP）、玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（Glass-FRP，GFRP）和芳綸纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（Aramid-FRP，AFRP）等三大類。目前，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料加固法中最長用的也是這三類纖維材料，但隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展以及大量纖維材料在工程加固領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，這幾類各自存在制約 FRP 在工程加固領(lǐng)域發(fā)展的缺點(diǎn)卻不容忽視。CFRP 由于其綜合力學(xué)性能優(yōu)越且耐久性好是目前纖維加固放方法中應(yīng)用最多的一種加固材料，但目前高質(zhì)量碳纖維的生產(chǎn)技術(shù)仍被國外壟斷，導(dǎo)致國內(nèi)進(jìn)口 CFRP 成本高昂、加固建筑綜合性價(jià)比不高，因此需要尋找能夠替代 CFRP 的加固材料；GFRP 國內(nèi)能夠自主生產(chǎn)，因此綜合化成本較低，但由于其耐久性能相對(duì)較差，使得其應(yīng)用范圍受到限制，并不能大規(guī)模推廣普及；AFRP 強(qiáng)度和彈性模量都相對(duì)較高，特別是具有較好的抗沖擊性能，使得其在某

前國內(nèi)外研究者在開展 BFRP 約束混凝土試驗(yàn)研究時(shí)也會(huì)率先開展 BFRP 材性試驗(yàn)研究。但由于 BFRP 出廠批次以及生產(chǎn)質(zhì)量控制問題，眾多研究者開展 BFRP材性試驗(yàn)的研究成果并不完全相同。因此，為保證能夠更為精確的對(duì) BFRP 約束鋼筋混凝土圓柱軸壓試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，本章將率先開展 BFRP 材性試驗(yàn)。除此之外，本章還將結(jié)合已有的試驗(yàn)研究成果，詳細(xì)闡述 BFRP 具有的一些優(yōu)良特性和常用的加固施工工藝。2.2 FRP 拉伸力學(xué)性能試驗(yàn)2.2.1 試件設(shè)計(jì)及材料性能本章拉伸試驗(yàn)參考規(guī)范《Standard test method for tensile properties of polymematrix composite materials》[51]設(shè)計(jì)了 5 個(gè)寬 15 mm，長 250 mm 的矩形條狀試件，標(biāo)距采用試件中間長度 25 mm。為防止試件在拉伸試驗(yàn)中端部受力不均發(fā)生局部破壞，在試件端部采用寬 15 mm，長 56 mm 矩形鋁片進(jìn)行加固處理，試件詳圖見圖 2.1 所示。

BFRP 約束損傷鋼筋混凝土軸壓力學(xué)性能研究本文拉伸試驗(yàn)所用的 BFRP 是四川航天拓鑫玄武巖實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)，為試件單根纖維的完整以確保所有纖維在試驗(yàn)中都能夠有效的受拉，纖維布剪沿著纖維方向剪裁。BFRP 基本參數(shù)及纖維布形態(tài)圖見表 2.1 及圖 2.2(a)所示驗(yàn)所用浸漬膠為湖南固特邦土木技術(shù)發(fā)展有限公司生產(chǎn)的環(huán)氧樹脂膠，其基號(hào)為 JN-C3P，此膠具有粘結(jié)能力強(qiáng)，適配性廣，可以在 5℃以上與 CFRP、B及 GFRP 等多種類型的纖維材料結(jié)合，具有良好的物理及化學(xué)性能，符合《結(jié)構(gòu)加固材料安全性鑒定技術(shù)規(guī)范》（GB 50728-2011）[52]以及《混凝土結(jié)固設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50367-2013）[53]A 級(jí)浸漬膠的標(biāo)準(zhǔn)，其外觀及基本物理見圖 2.2（b）及表 2.2 所示。
【參考文獻(xiàn)】

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1 萬霆;;FRP加固改造技術(shù)在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用[J];江蘇建筑;2013年05期

2 潘金龍;羅敏;周甲佳;;爆炸荷載下CFRP加固圓柱的動(dòng)力響應(yīng)和破壞機(jī)理[J];天津大學(xué)學(xué)報(bào);2010年09期

3 歐陽利軍;丁斌;陸洲導(dǎo);;玄武巖纖維及其在建筑結(jié)構(gòu)加固中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J];玻璃鋼/復(fù)合材料;2010年03期

4 吳剛;顧冬生;蔣劍彪;吳智深;胡顯奇;;玄武巖纖維與碳纖維加固混凝土圓形柱抗震性能比較研究[J];工業(yè)建筑;2007年06期

5 吳剛;吳智深;呂志濤;;FRP約束混凝土圓柱有軟化段時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系研究[J];土木工程學(xué)報(bào);2006年11期

6 王明超;張佐光;孫志杰;李敏;;連續(xù)玄武巖纖維及其復(fù)合材料耐腐蝕特性[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2006年10期

7 吳剛,呂志濤;FRP約束混凝土圓柱無軟化段時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系研究[J];建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào);2003年05期

8 謝爾蓋,李中郢;玄武巖纖維材料的應(yīng)用前景[J];纖維復(fù)合材料;2003年03期

9 趙文艷,張素梅;反復(fù)荷載下約束混凝土本構(gòu)關(guān)系模型與應(yīng)用[J];大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào);2003年02期

10 楊建中,熊光晶,岑杰雄,李玨,劉金偉;混雜纖維加固混凝土方柱的軸心受壓試驗(yàn)研究[J];建筑結(jié)構(gòu);2003年05期

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1 王代玉;FRP加固非延性鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震性能試驗(yàn)與分析[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

2 閆昕;纖維混凝土智能組合柱研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

3 敬登虎;FRP約束混凝土的應(yīng)力—應(yīng)變模型及其在加固中的應(yīng)用研究[D];東南大學(xué);2006年

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2 郭瑞峰;碳纖維約束鋼筋混凝土圓柱及方柱本構(gòu)模型[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

3 李玉鵬;碳纖維布約束混凝土柱受壓性能試驗(yàn)研究及理論分析[D];同濟(jì)大學(xué);2006年

本文編號(hào)：2892686