FRP-PVC管约束钢筋混凝土压弯构件滞回性能研究

论文摘要

为研究FRP-PVC管约束钢筋混凝土构件的抗震性能,对6个圆FRP-PVC管约束钢筋混凝土压弯构件的滞回性能进行试验研究。考虑的试验参数包括轴压比n、FRP横向包裹层数m和FRP包裹类型,并重点研究了组合柱在低周往复荷载作用下的破坏形态、滞回特性、位移延性、能量耗散能力、强度退化、刚度退化等受力性能。基于OpenSEES中的纤维模型,采用较为合理的几何模型和材料模型,编制了FRP-PVC管约束钢筋混凝土柱在轴压力和侧向往复荷载作用下的有限元数值模型,并研究了约束柱在反复荷载作用下的工作机理等力学性能。在经过试验结果验证有效的基础上,利用该数值模型进行了参数分析。参数分析的结果显示,FRP横向约束应力f1、轴压比、混凝土强度、长细比是影响FRP-PVC管约束钢筋混凝土构件P-A滞回曲线的关键参数。纵向配筋率ρs对FRP-PVC管约束钢筋混凝土构件延性的影响不显著,但它是FRP-PVC管约束钢筋混凝土构件的侧向承载力及耗能能力的关键影响因素。在FRP-PVC管约束混凝土应力-应变关系的基础上,推导了FRP-PVC管约束钢筋混凝土柱在轴力和弯矩共同作用下屈服弯矩的计算公式。在FRP-PVC管约束钢筋混凝土柱试验曲线的分析的基础上,结合理论分析,建立了FRP-PVC管约束钢筋混凝土柱的弯矩-曲率恢复力模型和荷载-位移恢复力模型,并通过试验滞回曲线进行了验证。研究发现,所建立的恢复力模型能够反映FRP-PVC试件的刚度退化、耗能规律,也能够反映出反向加载的指向规律,但在极限点的确定上有一定的误差。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究意义及背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 FRP-PVC管混凝土静力性能研究现状
• 1.2.2 FRP约束钢筋混凝土抗震性能研究现状
• 1.3 本文主要研究工作
• 第二章 FRP-PVC管钢筋混凝土柱滞回性能的试验研究
• 2.1 引言
• 2.2 试验概况
• 2.2.1 试件设计
• 2.2.2 材料性能
• 2.2.3 试验装置
• 2.2.4 试验的加载制度
• 2.2.5 试验的数据采集方案
• 2.3 试验过程和试验现象
• 2.3.1 小轴压比
• 2.3.2 大轴压比
• 2.3.3 对比构件
• 2.4 试验结果的分析
• 2.4.1 滞回曲线
• 2.4.2 位移延性
• 2.4.3 强度退化
• 2.4.4 刚度退化
• 2.4.5 耗能能力
• 2.5 本章小结
• 第三章 FRP-PVC管钢筋混凝土柱弯矩-曲率关系分析
• 3.1 引言
• 3.2 数值模型
• 3.2.1 几何模型
• 3.2.2 材料模型
• 3.3 模型的验证
• 3.4 参数影响分析
• 3.4.1 FRP约束量
• 3.4.2 纵筋配筋率
• 3.4.3 轴压比n
• 3.4.4 混凝土强度
• 3.4.5 长细比L/D
• 3.5 本章小结
• 第四章 FRP-PVC管约束钢筋混凝土柱的恢复力模型研究
• 4.1 引言
• 4.2 恢复力模型
• 4.3 弯矩M-曲率Φ恢复力模型
• 4.3.1 关键参数计算
• 4.3.2 滞回规则
• 4.3.3 模型验证
• 4.4 荷载P-位移△恢复力模型
• 4.4.1 关键参数计算
• 4.4.2 滞回规则
• 4.4.3 模型验证
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 主要创新点
• 5.3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历及在学成果