不同加載路徑下FRP約束混凝土柱的軸向應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系分析及應(yīng)用.pdf

1、目前，我國現(xiàn)有的許多建筑在使用過程中由于長期承受外力的作用，已經(jīng)產(chǎn)生了局部破壞。同時地震、臺風(fēng)、泥石流等自然災(zāi)害也會使許多建筑物受到不同程度的損傷，從而影響建筑物的正常使用。這些問題的出現(xiàn)導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)需要進行加固和修復(fù)。近年來，纖維增強復(fù)合材料（Fiber Reinforced Polymer，簡稱為FRP）作為一種加固材料，由于能夠有效的提高建筑結(jié)構(gòu)的強度和延性等優(yōu)點，在修復(fù)和加固建筑結(jié)構(gòu)以及鋼筋混凝土（RC）橋墩方面具有廣泛的應(yīng)用。

2、因此，研究不同加載路徑對FRP約束混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的影響具有重要意義。
　　本文在廣泛收集、整理既有研究的基礎(chǔ)上，分析軸心荷載作用下FRP約束不同截面形狀混凝土柱的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系、抗壓強度和極限應(yīng)變的變化規(guī)律。通過試驗分析和理論研究相結(jié)合的研究方法，開展不同應(yīng)變速率FRP約束混凝土柱的力學(xué)性能研究、軸力和彎矩組合狀態(tài)下FRP約束混凝土柱的力學(xué)性能研究研究以及不同加載路徑對FRP約束混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的影響研究，為FRP在RC

3、墩柱加固中的應(yīng)用解決關(guān)鍵技術(shù)問題。通過本文研究主要獲得以下幾方面結(jié)論：
　?。?）根據(jù)建立的數(shù)據(jù)庫，對軸壓FRP約束圓形、正方形、長方形和橢圓形截面的混凝土柱的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系模型進行了評估。基于分析結(jié)果，提出了軸心受壓狀態(tài)下，F(xiàn)RP約束不同截面形狀的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系統(tǒng)一模型，并與現(xiàn)有的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系模型進行了對比分析。
　?。?）根據(jù)建立的抗壓強度數(shù)據(jù)庫，對已有的FRP約束不同截面形狀混凝土柱抗壓強度模型進行了評估，并且基于B

4、P神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對FRP約束不同截面形狀混凝土的抗壓強度進行了預(yù)測。
　?。?）基于理論分析和試驗數(shù)據(jù)驗證，證明了Mander等人提出的能量平衡法不能直接應(yīng)用于FRP約束混凝土極限應(yīng)變的計算。
　　（4）基于修正的能量平衡法，建立軸壓和偏壓FRP約束不同截面混凝土柱的極限應(yīng)變統(tǒng)一模型。與現(xiàn)有的極限應(yīng)變模型相比，證明了極限應(yīng)變統(tǒng)一模型的準(zhǔn)確性。
　?。?）對FRP約束混凝土在不同應(yīng)變速率、不同包裹層數(shù)下進行了軸心加載的試驗研究

5、，并結(jié)合已發(fā)表的試驗數(shù)據(jù)，提出了考慮應(yīng)變速率的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系模型和抗壓強度模型，并建立了Ansys有限元模型，對不同應(yīng)變速率的FRP約束混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系進行了有限元仿真分析。
　?。?）通過軸心荷載和彎矩共同作用下的FRP約束混凝土的試驗，對比分析了不同加載方式對FRP約束混凝土柱的M-N相關(guān)曲線、環(huán)向應(yīng)變、軸向應(yīng)變的變化規(guī)律，研究結(jié)果表明FRP約束混凝土的材料特性與加載方式有關(guān)。
　?。?）對壓彎狀態(tài)下FRP約束混凝

6、土圓柱的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系進行了分析，并且提出了壓彎FRP約束混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系模型和極限應(yīng)變模型。采用具體的試驗數(shù)據(jù)，對應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系模型的準(zhǔn)確性進行了驗證。
　?。?）采用數(shù)值分析的方法，研究不同F(xiàn)RP約束混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系對FRP加固RC橋墩分析結(jié)果的影響。采用Opensees纖維模型計算了FRP加固RC橋墩的彎矩-曲率關(guān)系。采用分級加載應(yīng)變、逐步積分的方法編制了FRP加固RC橋墩的彎矩-應(yīng)變關(guān)系的Matlab計算程序，在