CFRP修复震后破坏GFRP管钢筋混凝土桥墩柱抗震性能试验研究

论文摘要

GFRP管混凝土是最近来发展起来的一种FRP管组合结构,这种新型组合结构以施工快、耐腐蚀、有效提高结构承载力和具有较好的抗震性能等优点,正在越来越广泛地应用于桥梁工程中。对震后破坏的钢筋混凝土桥梁修复在恢复国民经济中有着重要的意义。国内外学者在修复震后破坏的钢筋混凝土桥梁方面做了大量的理论和试验研究,主要采用增大截面、板材补强、缠绕CFRP等修复方法并取得了不错的效果。但是,国内学者的研究主要集中在缠绕CFRP对普通钢筋混凝土桥墩柱的修复,而对于GFRP混凝土桥墩柱的修复研究甚少。本文采用缠绕CFRP法和扩大截面再缠绕CFRP两种方法对震后破坏的GFRP钢筋混凝土桥墩柱进行修复,并进行了抗震性能试验,具体进行了以下研究：(1)综述了目前国内外采用纤维增强复合材料修复震后破坏的GFRP钢筋混凝土桥墩柱抗震性能的研究状况。(2)采用两种不同的修复方法对6个模型桥墩柱进行了修复加固试验,其中4个试件采用缠绕CFRP法,2个试件采用扩大截面再缠绕CFRP法。对修复后的试件进行了低周反复试验,试验采用与原试件相同的位移控制。对比修复后桥墩柱与原试件的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、位移延性系数、耗能能力等。试验结果表明：采用CFRP修复的GFRP管钢筋混凝土桥墩柱,修复后的桥墩柱水平承载力可以达到原型桥墩柱水平,个别桥墩柱有较大提高,延性和耗能能力均有所提高。(3)对比修复后试件的抗震性能,分析两种修复方法的优缺点。(4)指出了本文的不足,为以后的研究提出了相关建议。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景、意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 FRP套管混凝土结构的研究
• 1.2.2 FRP管混凝土的轴压力学性能的研究
• 1.2.3 FRP管混凝土组合结构纯弯力学性能研究
• 1.2.4 FRP管混凝土组合结构压弯力学性能研究
• 1.2.5 FRP管混凝土组合结构抗震性能研究
• 1.2.6 钢筋混凝土结构的修复
• 1.2.7 扩大截面法对钢筋混凝土结构的修复
• 1.2.8 外包钢套法对钢筋混凝土结构的修复
• 1.2.9 纤维增强复合材料FRP对钢筋混凝土结构的修复
• 1.3 本文研究的内容
• 2 原试件概况及修复震后GFRP管钢筋混凝土基本理论
• 2.1 概述
• 2.2 原试件概况
• 2.2.1 原试件材料及材料参数
• 2.2.2 原试件试验指标
• 2.3 修复震后破坏GFRP桥墩柱的基本理论
• 2.3.1 FRP管混凝土轴向应力-应变关系模型
• 2.3.2 CFRP应力-应变关系模型
• 2.3.3 钢筋应力-应变关系模型
• 2.3.4 GFRP管混凝土承载力计算公式
• 2.4 CFRP修复计算方法
• 2.4.1 剪切破坏模式下的CFPR修复计算
• 2.4.2 弯曲破坏模式下的CFRP修复计算
• 2.4.3 修复高度计算
• 2.5 本章小结
• 3. CFRP修复震后破坏GFRP管钢筋混凝土桥墩柱抗震性能试验设计
• 3.1 概述
• 3.2 试件修复方案
• 3.3 试件处理及修复材料
• 3.3.1 修复混凝土
• 3.3.2 修复钢筋
• 3.3.3 CFRP
• 3.4 试验方案
• 3.4.1 试验装置
• 3.4.2 加载制度
• 3.4.3 测量内容与方法
• 3.5 本章小结
• 4. CFRP修复震后严重破坏GFRP管钢筋混凝土桥墩柱抗震性能研究
• 4.1 概述
• 4.2 试件R1-R4修复试验结果分析
• 4.2.1 试验加载过程及破坏形态
• 4.2.2 割开CFRP后桥墩柱的破坏形态
• 4.2.3 滞回特性
• 4.2.4 骨架曲线
• 4.3 试件R5、R6修复试验结果分析
• 4.3.1 试验加载过程及破坏形态
• 4.3.2 割开GFRP后桥墩柱的破坏形态
• 4.3.3 滞回特性
• 4.3.4 骨架曲线
• 4.4 试件刚度退化曲线
• 4.5 耗能能力
• 4.6 延性分析
• 4.7 应变分析
• 4.8 两种修复方案修复效果对比
• 4.8.1 水平承载力对比
• 4.8.2 延性对比
• 4.8.3 试件耗能能力对比
• 4.9 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 不足与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢