【摘 要】
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钢管混凝土结构以优异的受力性能和施工性能被广泛用于各类建筑结构中,但由于钢材的易腐蚀的缺点,必须对钢管混凝土既有结构进行防腐处理。尽管如此,钢材的腐蚀似乎无时无刻不在发生,尤其是局部腐蚀。钢管混凝土出现局部腐蚀将导致其受力性能出现退化,危害结构的安全。为了能较好的利用钢管混凝土的优点,克服其缺点,有必要对局部腐蚀后的钢管混凝土力学性能进行研究,并研究对于局部腐蚀钢管混凝土更有效的加固方法。为此,本
【基金项目】
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陕西省教育厅青年创新团队建设项目(21JP138);
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钢管混凝土结构以优异的受力性能和施工性能被广泛用于各类建筑结构中,但由于钢材的易腐蚀的缺点,必须对钢管混凝土既有结构进行防腐处理。尽管如此,钢材的腐蚀似乎无时无刻不在发生,尤其是局部腐蚀。钢管混凝土出现局部腐蚀将导致其受力性能出现退化,危害结构的安全。为了能较好的利用钢管混凝土的优点,克服其缺点,有必要对局部腐蚀后的钢管混凝土力学性能进行研究,并研究对于局部腐蚀钢管混凝土更有效的加固方法。为此,本文以局部腐蚀后的圆钢管混凝土为研究对象,完成了122根圆钢管混凝土短柱轴压试验,通过人工机械开缝/开孔模拟局部腐蚀,以腐蚀类型、腐蚀长度和腐蚀角度为主要参数,对局部腐蚀圆钢管混凝土轴压短柱受力性能进行试验研究。同时采用FRP布加固局部腐蚀圆钢管混凝土短柱,以FRP类型和包裹层数为主要参数,研究FRP布对局部腐蚀圆钢管混凝土短柱加固效果的影响。试验主要结论如下:(1)试件的破坏形态主要为剪切型破坏同时伴随有局部屈曲;试件的局部屈曲部位位于腐蚀区域,而水平腐蚀取向会加大试件的屈曲程度;未加固的水平腐蚀缺口试件在腐蚀区域会出现环鼓型破坏,FRP加固的水平和竖向开缝试件在上端板附近会出现环鼓型破坏;局部鼓曲部位一般位于试件端部区域和腐蚀缺口的两侧面;具有竖向腐蚀缺口的试件FRP布的断裂一般始于腐蚀部位中间处,具有斜向和水平腐蚀缺口的试件FRP布的断裂一般始于腐蚀部位的端部区域。(2)腐蚀缺口的存在会降低圆钢管混凝土试件的延性,随着腐蚀角度的增大,试件延性逐渐降低;减小腐蚀角度会增大试件的抗压性能,而孔洞型缺口比裂缝型缺口更有利于圆钢管混凝土试件的抗压性能;三种腐蚀角度中,水平向是最有利的腐蚀取向,而竖直取向最不利;对有45mm孔、90mm孔、45mm裂缝和90mm裂缝缺口的试件,水平和竖直腐蚀取向试件的抗压性能的变化幅度分别为4.5%、3.1%、1.5%、0.9%和4.4%、-0.2%、-6.2%、-14.7%。(3)CFRP布的加固效果优于GFRP布;在两种腐蚀类型下,腐蚀取向为竖向的局部腐蚀试件其抗压性能提升最大;具有裂缝型和孔洞型腐蚀缺口的竖向腐蚀试件中,对有腐蚀长度90mm CFRP二层加固、45mm CFRP二层加固、90mm GFRP二层加固、45mm GFRP二层加固的抗压性能的变化幅度分别为26.8%、22.2%、5.4%、6.6%和32.8%、27.3%、13.8%、12.7%。(4)基于各参数分析的结果,提出了适用于本文FRP加固局部腐蚀圆钢管混凝土短柱轴压峰值承载力简化计算公式,将计算值与试验值进行对比,两者计算结果基本吻合。
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