基于统一理论钢管-gfrp-海砂混凝土柱轴压和抗震性能研究

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1、硕士学位论文基于统一理论钢管-GFRP-海砂混凝土柱轴压和抗震性能研究STUDYONTHEAXIALCOMPRESSIONANDHYSTERETICBEHAVIOROFSTEEL-GFRP-SEASANDCONCRETECOLUMNSBASEDONUNIFIEDTHEORY仓友清哈尔滨工业大学2010年06月国内图书分类号：TU398+.9学校代码：10213国际图书分类号：624密级：公开工学硕士学位论文基于统一理论钢管-GFRP-海砂混凝土柱轴压和抗震性能研究硕士研究生：仓友清导师：査晓雄教授申请学位：工学硕士学科：土木工程所在

2、单位：深圳研究生院答辩日期：2010年06月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TU398+.9U.D.C:624DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSTUDYONTHEAXIALCOMPRESSIONANDHYSTERETICBEHAVIOROFSTEEL-GFRP-SEASANDCONCRETECOLUMNSBASEDONUNIFIEDTHEORYCandidate:CangYouqingSupervisor:Prof.ZhaXiaoxiongAcadem

3、icDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:CivilEngineeringAffiliation:ShenzhenGraduateSchoolDateofDefense:June,2010Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着经济建设的飞速发展，河砂供不应求的矛盾日益凸显。作为替代物的海砂在力学性能上和普通河砂相差不多，但海砂中的氯盐会腐蚀钢材，严重影响构件的耐久性。

4、基于这种现状，本文提出了一种在钢管混凝土中合理安全利用海砂的新方法，具体做法是在钢管混凝土内壁铺设一层GFRP薄板或者GFRP管，形成钢管-GFRP-混凝土结构。FRP材料轻质高强，耐腐蚀性能好，可以有效隔离海砂中的氯离子对钢管的腐蚀。本文提出的组合构件形式新颖，能够安全利用海砂，可以缓解河砂资源短缺的现状，具有重要的社会意义和现实意义。本文主要研究了加入GFRP管对钢管混凝土构件轴压承载力和抗震性能的影响。首先对一组典型的钢管-GFRP管-混凝土试件进行轴压承载力试验，之后采用有限元软件ABAQUS进行参数分析，得到了不同参数影响

5、下轴压承载力的变化规律，最后基于钢管混凝土统一理论推导得出了适合本文构件的轴压承载力公式。由于FRP为脆性材料，本文基于有限元分析软件ABAQUS对该构件在定轴力和水平往复力作用下的滞回性能进行研究，得到了不同影响因素下骨架曲线形状的变化规律。并对已有的实心和空心钢管混凝土压弯构件恢复力模型进行修正，得到适合本文构件的恢复力简化模型，并推导出了位移延性系数的简化计算公式。最后本文提出了两种采取隔离措施应用海砂的新方法，并进行初步探究。本文主要研究结论如下：(1)加入FRP管能够显著提高组合构件的轴压极限承载力，并得到了轴压承载力的计

6、算公式。(2)加入FRP管会降低钢管混凝土构件的延性。当轴压比较大，长细比较小时，FRP管的脆性破坏会造成骨架曲线形状的突变。若对轴压比和长细比进行适当控制，该构件仍能够满足延性的要求。(3)对于钢管混凝土构件，在钢管内壁铺设FRP板或者离心浇注一层普通混凝土，也可以起到阻断海砂中氯离子腐蚀的作用。关键词：钢管-GFRP-海砂混凝土；轴压承载力；骨架曲线；有限元分析I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththerapiddevelopmentofinfrastructure,riversandsupplyshorta

7、gehasbecomeincreasinglyprominentwhiletheseasandstorageisrich.Themechanicalpropertiesofseasandisalmostthesamewithriversand,butthechlorideioncontainedinseasandcausescorrosionofsteelandwillseriouslyaffectthedurabilityofcomponents.Thispaperpresentsanewkindofcompositecompon

8、entwhichcanapplysea-sandsafelyandreasonably.SpecificallypracticeislayFRPpipeorFRPsheetbetweensteelpipeandtheinnerconc