大尺寸CFRP约束混凝土方柱轴心抗压性能分析

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1、工程硕士学位论文学校代号10532学号S1501W0027分类号TU375.3密级公开工程硕士学位论文大尺寸CFRP约束混凝土方柱轴心抗压性能分析学位申请人姓名桂富城培养单位湖南大学土木工程学院导师姓名及职称单波副教授朱亮高工学科专业建筑与土木工程研究方向结构抗震与加固论文提交日期2018年05月27日1学校代号：10532学号：S1501W0027密级：公开湖南大学工程硕士学位论文大尺寸CFRP约束混凝土方柱轴心抗压性能分析学位申请人姓名：桂富城导师姓名及职称：单波副教授朱亮高工培养单位：湖南大学土木工程学院专业名称：建筑与土木工程论文提交日期：2018

2、年05月27日论文答辩日期：2018年05月30日答辩委员会主席：史才军教授AnalysisofLarge-ScaleSquareConcreteColumnsConfinedbyCFRPunderAxialCompressionbyGUIFuchengB.E.(KunmingUniversityofScienceandTechnology)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinArchitecturaland

3、CivilEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorAssociateProfessorSHANBoSeniorEngineerZHULiangMay,2018大尺寸CFRP约束混凝土方柱轴心抗压性能分析摘要已有的FRP（Fiber-ReinforcedPolymers）约束混凝土方柱的强度模型大多是基于小尺寸试件的实验结果得到的，这些模型能否推广至实际尺寸的FRP约束混凝土方柱抗压强度的预测，并不清楚。定量分析尺寸效应的影响更是一个值得系统研究的课题。为了弥补这一学术不足，本文分析了

4、课题组21个不同倒角半径的大尺寸CFRP（CarbonFRP）约束混凝土方柱（300mm×300mm×600mm）在轴心受压下的实验结果。结果表明CFRP的环向应变展现出一定的规律，在高轴向应力下这种规律更为突出，并且CFRP的实际断裂应变要明显低于材料实验得到的极限应变。汇总191个不同尺寸的FRP约束混凝土方柱实验数据（包含176个已有文献中的数据与15个课题组数据）作为本文理论分析的基础，并引入FRP有效断裂应变系数。通过对比大尺寸试件与小尺寸试件的倒角处FRP有效断裂应变系数得出，大尺寸试件的倒角处FRP有效断裂应变系数要小于小尺寸试件，并且其值随

5、着试件尺寸的增大有逐渐变小的趋势，随着试件倒角半径比的增大有逐渐变大的趋势。由此，本文提出了倒角处FRP有效断裂应变系数关于尺寸与倒角半径等因素的计算式。通过倒角处FRP有效断裂应变系数，将尺寸效应量化到FRP提供的有效侧向约束应力计算式中，并提出考虑尺寸效应的强度模型。采用汇总的191个实验数据来评价已有的14个强度模型处理尺寸效应的能力。结果显示大部分强度模型明显高估了大尺寸试件的抗压强度，并不适用于实际尺寸方柱的抗压强度计算。本文提出的模型的预测结果与实验结果能很好的吻合。此外，本文分析了大尺寸CFRP约束混凝土方柱的轴向应力-应变关系特征与其影响因

6、素。FRP约束存在弱约束、强约束以及临界约束三种约束形式，并提出修正后强、弱约束判定值AMCR。通过课题组实验数据评价选取的8个FRP约束混凝土方柱的轴向应力-应变关系模型，结果显示这些模型的预测结果与实验结果存在较大的差异。采用简化的两段线即抛物线、直线曲线型式，分别提出强约束与弱约束下的FRP约束混凝土方柱的轴向应力-应变关系模型。本文提出的模型预测结果与课题组实验结果吻合程度较高。关键词：CFRP；约束混凝土方柱；强度；尺寸效应；应力-应变关系II工程硕士学位论文AbstractExistingstrengthmodelsforsquareconcr

7、etecolumnsconfinedbyFRP(Fiber-ReinforcedPolymers)arealmostallproposedonthebasisofexperimentaldatafromrelativelysmall-scalespecimens.Thepossibilityofextrapolatingthosemodelstopredictthecompressivestrengthofreal-scalesquarecolumnsisstilluncertain.Especially,thequantitativeevaluation

8、oninfluenceofsizeeffectisstillasu