2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、長期處于水位變化區(qū)的墩柱等工程結(jié)構(gòu),其混凝土易于剝蝕、鋼筋經(jīng)常銹蝕,是影響建筑物安全和耐久的病險隱患。由于纖維增強聚合物(Fiber ReinforcedPolymer,簡稱FRP)具有較高的比強度和耐腐蝕性等,正日益廣泛地用于既有結(jié)構(gòu)的加固修復(fù)和新建結(jié)構(gòu)中。FRP-混凝土-鋼管組合柱由內(nèi)層鋼管、外層FRP管和二者之間填充的混凝土三部分組成,這種新型組合柱能充分發(fā)揮FRP、混凝土和鋼管三種材料各自的優(yōu)點,具有良好的受力和耐久性能,可用于

2、水利、橋梁、工業(yè)與民用建筑等工程領(lǐng)域。為了給FRP-混凝土-鋼管組合方柱的設(shè)計和施工提供依據(jù)和參考,促進其在易腐蝕環(huán)境等惡劣條件下的工程結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用,本文進行了FRP-混凝土-鋼管組合方柱受壓性能的試驗研究和理論分析。主要內(nèi)容如下:
  (1)通過25根方柱和6根圓柱的軸心受壓試驗,重點研究空心率、鋼管徑厚比和FRP約束特征值等對FRP-混凝土-鋼管組合方柱軸壓性能的影響。結(jié)果表明,外層FRP管和內(nèi)層鋼管對FRP-混凝土-鋼管組合

3、方柱中的混凝土具有較大約束,混凝土的強度和延性均得到顯著提高;FRP-混凝土-鋼管組合方柱極限承載力較鋼管與混凝土承載力的疊加值提高9%~41%。外層FRP約束特征值對FRP-混凝土-鋼管組合方柱和組合實心方柱軸壓性能均有顯著影響,F(xiàn)RP-混凝土-鋼管組合方柱軸壓承載力隨FRP約束特征值的增大而提高;當(dāng)鋼管徑厚比小于20時,組合方柱內(nèi)混凝土軸向應(yīng)力和延性比FRP約束混凝土實心方柱有較大提高,其中承載力提高7%~26.5%。將方柱等效為圓

4、柱,并分別考慮FRP-混凝土-鋼管組合方柱外層FRP管、內(nèi)層鋼管和夾層混凝土的極限狀態(tài),建立了FRP-混凝土-鋼管組合方柱軸壓承載力的理論計算模型。
  (2)基于本文和相關(guān)文獻組合方柱的軸壓試驗結(jié)果,分析了空心率、鋼管徑厚比和FRP布層數(shù)等對FRP-混凝土-鋼管組合方柱軸壓承載力的影響。結(jié)果表明,當(dāng)空心率相同時,F(xiàn)RP-混凝土-鋼管組合方柱軸壓承載力隨徑厚比的增大而顯著減小,隨FRP布層數(shù)的增多顯著提高;當(dāng)鋼管徑厚比接近時,組合

5、方柱軸壓承載力隨著鋼管空心率的增大而增大。將FRP-混凝土-鋼管組合方柱夾層混凝土分為強約束區(qū)和弱約束區(qū),結(jié)合對本文和相關(guān)文獻FRP-混凝土-鋼管組合圓柱試驗結(jié)果的統(tǒng)計分析,提出了FRP-混凝土-鋼管組合方柱軸壓承載力的簡化計算模型;基于對本文和國內(nèi)外相關(guān)文獻FRP布約束混凝土實心方柱、空心方柱以及FRP-混凝土-鋼管組合方柱試驗結(jié)果的綜合分析,提出了考慮FRP層數(shù)、空心率及鋼管徑厚比影響的FRP-混凝土-鋼管組合方柱軸壓承載力計算公式

6、。
  (3)對比分析了FRP-混凝土-鋼管組合方柱、FRP約束混凝土實心方柱及FRP約束混凝土空心方柱的軸壓性能。結(jié)果表明,F(xiàn)RP約束特征值對FRP約束混凝土空心方柱的影響有所降低。當(dāng)空心率為0.72時,4層FRP布約束混凝土空心方柱的承載力與2層FRP布約束混凝土空心方柱的承載力基本相同,最大增長幅度僅為9.4%,內(nèi)部空心明顯降低了外部FRP布的約束效果及柱的整體性能。
  (4)循環(huán)軸壓荷載對FRP-混凝土-鋼管組合方

7、柱極限承載力的影響不明顯,且組合方柱在循環(huán)荷載下仍然具有良好的延性。隨著卸載/再加載循環(huán)次數(shù)的增多,F(xiàn)RP-混凝土-鋼管組合方柱的塑性變形增大。循環(huán)荷載作用下,F(xiàn)RP-混凝土-鋼管組合方柱承載力隨徑厚比減小逐漸增大,當(dāng)徑厚比由25.1減小至16.1,極限承載力增大約9.7%。
  (5)通過19根FRP-混凝土-鋼管組合方柱的偏心受壓試驗,重點研究偏心距和軸向FRP布層數(shù)對其偏壓性能的影響。結(jié)果表明,偏心荷載作用下,組合方柱試件承

8、載力隨偏心距的增大而顯著降低。隨著受拉側(cè)軸向FRP布由1層增為2層,軸向荷載-側(cè)向撓度曲線呈現(xiàn)更加剛性化的特征,極限承載力提高3.6%~13%。偏心距為15mm、30mm、45mm的FRP-混凝土-鋼管組合方柱的軸向荷載-側(cè)向撓度曲線的發(fā)展趨勢相似,僅下包面積隨偏心距的增大而逐漸減小。基于截面分析和條帶劃分方法,提出了適用于FRP-混凝土-鋼管組合方柱偏壓承載力計算的理論模型;將FRP-混凝土-鋼管組合方柱的混凝土和鋼管不規(guī)則應(yīng)力圖等效

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