FRP筋混凝土梁柱外节点的受剪性能研究

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钢筋混凝土结构是最常见的结构形式之一。但是由于钢筋易发生腐蚀,导致钢筋混凝土结构的安全性、实用性和耐久性受到严重影响。近年来,纤维增强复合材料(FRP)筋因其高耐腐蚀性和轻质高强的优良特性,已成为传统钢筋的替代物。FRP为各向异性材料,导致FRP筋易发生横向剪切破坏。直观表现为,FRP筋在拉应力和剪应力共同作用时,其抗拉强度会大大减小。但是,目前国内外仍缺乏对FRP筋拉剪复合受力的研究。梁柱节点作为框架结构的传力枢纽,受力相当复杂,其核心区受剪破坏将可能导致结构倒塌的严重后果。因此,开展FRP筋拉剪复合受力研究具有重要的工程应用价值。本文针对发展全FRP筋混凝土框架结构所必须解决的梁柱节点的受剪问题展开研究,并以不同工况下节点域的FRP筋拉-剪复合作用为研究重点。具体采用有限元仿真分析方法,建立了FRP筋混凝土梁柱节点的三维精细化模型,考虑材料非线性进行仿真分析。基于考虑不同参数组合的24个T型外节点模型,主要研究内容及结论如下:1.节点试件的破坏形式及极限承载力等结果的对比分析表明,有限元计算结果与试验结果相一致,验证了所采用有限元方法的有效性。2.分析了FRP筋混凝土梁柱节点模型的裂缝开展过程、荷载-位移曲线和FRP筋的应力云图等结果,明确了FRP筋混凝土梁柱节点组合体的受剪破坏过程。3.核心区配箍率、梁端剪跨比、核心区箍筋间距、梁纵筋配筋率、梁塑性铰区配箍率和FRP筋的纤维种类参数化分析表明,核心区配箍率、梁端剪跨比、核心区箍筋间距、梁纵筋配筋率和FRP筋的纤维种类对FRP筋混凝土梁柱节点的受力性能影响显著。4.对节点核心区箍筋、梁塑性铰区配筋和梁端的FRP筋进行拉剪复合受力分析表明,对节点域FRP筋可能存在显著的拉剪复合受力状态,工程实际中需特别重视。
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