RPC-FRP预制管混凝土组合柱轴压性能试验研究

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1、学校代号10532学号S150100015分类号TU398+.9密级公开硕士学位论文RPC-FRP预制管混凝土组合柱轴压性能试验研究学位申请人姓名赖大德培养单位土木工程学院导师姓名及职称单波副教授学科专业结构工程研究方向组合结构论文提交日期2018年5月27日学校代号：10532学号：S150100015密级：公开湖南大学硕士学位论文RPC-FRP预制管混凝土组合柱轴压性能试验研究学位申请人姓名：赖大德导师姓名及职称：单波副教授培养单位：土木工程学院专业名称：结构工程论文提交日期：2018年5月

2、27日论文答辩日期：2018年5月30日答辩委员会主席：史才军教授Experimentalstudyonconcrete-filledRPC-FRPtubeunderAxialCompressiveLoadingsbyLAIDadeB.E.(NanchangUniversity)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinCivilEngineeringi

3、ntheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorAssociateProfessorSHANBoMay,2018RPC-FRP预制管混凝土组合柱轴压性能试验研究摘要海洋工程面临海洋严苛环境的考验，目前传统的钢筋混凝土结构尚无很好的办法克服这种挑战。本文在国内外对活性粉末混凝土（ReactivePowderConcrete，简称RPC）和纤维复合材料筋（FiberReinforcePolymer/Plastic,简称FRP）的相关研究基础上，针对海洋结构存

4、在的问题，提出了一种适用于海洋工程的组合结构—RPC-FRP预制管混凝土组合柱（concretewithseawaterandseasandfilledRPC-FRPtube，简称SCC-RPCT）。其技术方案为：将CFRP箍筋配置到RPC中制作成空心预制薄壁管，再在预制管内现浇海水海砂混凝土形成组合柱。本文为了研究CFRP筋的基本力学性能和CFRP封闭箍筋的搭接性能，对18个CFRP筋基本力学试验试件和48个搭接性能试验试件进行轴向拉伸试验研究。为了研究SCC-RPCT组合柱的轴心抗压基本性能

5、、破坏形态和CFRP筋约束效应，制作了并对15个大尺寸结构柱试件进行轴压试验。设计和制作了9个3mmCFRP筋和9个6mmCFRP筋共18个基本力学性能试验试件，并对其进行轴向拉伸试验，研究不同套管锚固长度、表面粘砂与否对试验的影响，并由试验结果计算得出CFRP筋的基本力学参数。试验结果表明：锚固长度越大，试件越容易发生有效破坏，表面粘砂能够提高无效破坏时试件的极限拉伸强度。设计并制作了24个3mmCFRP筋搭接性能试验和24个6mm共48个搭接性能试件，并对其进行轴向拉伸，以研究不同搭接方式和

6、搭接长度对CFRP筋搭接段的受力性能的影响。结果表明：搭接长度越大，搭接段的强度越大；不同搭接方式的试件其搭接段的受拉强度有所不同。设计和制作了12个SCC-RPCT组合柱试件和3个CFRP筋约束混凝土柱（CFRPConfinedConcrete,简称FCC）进行单调轴压试验研究。探索不同箍筋间距及搭接方式对试件轴压承载力、变形性能破坏形态等影响并与FCC柱进行对比。实验结果表明：SCC-RPCT试件在达到极限荷载时RPC预制管的保护层只出现少许裂缝而不会像FCC柱一样保护层几乎完全掉落，且相同

7、箍筋间距和搭接方式的SCC-RPCT组合柱的轴压承载力要远高于FCC柱；SCC-RPCT试件箍筋间距越小，试件的轴压承载力越高，变形性能也越好；而三种不同搭接方式的试件在箍筋间距一定时，对SCC-RPCT的试验结和力学性能影响较小。采用受广泛应用的Mander箍筋约束混凝土模型和CFRP筋约束混凝土模型Afifi模型及课题组提出的针对于RPC预制管组合柱（Concrete-filledRPCtube,简称CFRT）两种模型对SCC-RPCT试件轴压承载力进行预测，发现均有较大偏差。本文基于Man

8、der模型和Afifi模型并参考CFRT模型的基本形式提出一种针对于II硕士学位论文SCC-RPCT组合柱的轴压承载力计算模型，根据实际通过引入强度折减系数来考虑RPC管在峰值荷载下开裂强度下降的影响。与实验结果对比表明提出的SCC-RPCT模型能够准确地预测SCC-RPCT试件的轴压强度。关键词：RPC；FRP筋；轴心抗压强度；力学性能；约束效应；强度模型IIIRPC-FRP预制管混凝土组合柱轴压性能试验研究AbstractMarinestructureisfacingthechallenge