配置碳纤维网格筋混凝土板抗冲切性能理论与试验研究

来源 :东南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ilovebaidoudou
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
碳纤维增强复合材料(Carbon-fiber-reinforced polymer,简称CFRP)是一种轻质高强,耐腐蚀性能优良的高分子复合材料。碳纤维网格筋是一种新型纤维复合材料构造形式,具有良好的整体受力性能和抗滑移性能,近年来在结构加固领域内应用较为广泛。混凝土板抗冲切性能研究是结构工程领域中的一项焦点问题,混凝土板冲切破坏常发生于无梁楼盖、桥梁、桩基承台和独立基础等结构体系中。相较于传统的钢筋混凝土板,通过在新建混凝土板中配置碳纤维网格筋提高其抗冲切性能是一种新的思路。本文在已有研究的基础上开展了10块混凝土板的抗冲切性能试验,包含9块配置碳纤维网格筋的混凝土板(试验组),1块普通钢筋混凝土板(对照组)。研究了碳纤维网格筋等效替代参数、板底受弯筋材配筋率和抗冲切网格布置形式(“口”字型、“米”字型和“井”字型)等因素对混凝土板抗冲切力学性能的影响。试验结果表明:(1)碳纤维网格筋可以替代普通钢筋作为混凝土板的受弯筋材抵抗冲切作用,等效替代参数λsub约为0.83;(2)板底受弯筋材配筋率对混凝土板的冲切破坏模式和抗冲切承载力有直接影响,混凝土板抗冲切承载力的增长与受弯筋材配筋率ρf密切相关;(3)相比于“口”字型和“米”字型的抗冲切碳纤维网格筋布置形式,配置“井”字型抗冲切网格更有助于提升混凝土板的抗冲切承载能力和变形能力。在混凝土板冲切性能试验研究的基础上,进行了配置碳纤维网格筋混凝土板的抗冲切理论分析,提出了碳纤维材料与钢筋之间的材料等效替代参数和抗冲切碳纤维网格筋承载力贡献系数,建立了适用于低配筋率混凝土板的塑性铰线力学模型,以及适用于高配筋率混凝土板的斜压区劈裂模型。经计算,针对各试件不同的配筋率和筋材布置形式,采用以上两种方法计算得到的配置碳纤维网格筋混凝土板抗冲切承载力理论值与试验值吻合良好。运用ANSYS有限元软件对配置碳纤维网格筋的混凝土板的冲切性能进行数值模拟。有限元方法得到的分析结果与试验结果具有一致性,数值模拟方法得到的混凝土板内力分布规律跟承载力水平与试件的真实应力分布及承载力水平相差不大。上述混凝土板冲切性能试验、理论分析和数值模拟研究结果表明,配置碳纤维网格筋可以有效提升混凝土板的抗冲切能力和变形能力,在混凝土板中配置碳纤维网格筋具有研究价值和工程应用前景。
其他文献
电涡流阻尼器是由电涡流原理制作的消能减振装置,具有维护简单、无需密封、阻尼可调等优点,在振动控制领域具有广阔的应用前景。本文通过理论推导、试验研究和有限元仿真方法对旋转式混合励磁电涡流阻尼器的阻尼性能进行了深入的研究,总结了电涡流阻尼器相关结构参数对其阻尼特性的影响规律,主要研究内容和成果如下:1.基于毕奥-萨伐尔定律分别推导了圆柱形永磁体和圆柱形电磁铁外部空间中任意一点的磁感应强度分量表达式,结
近年来,随着我国建筑行业的快速发展,建筑结构形式日趋多元化。国家重点研发计划重点专项“绿色建筑及建筑工业化”的推进,也有力推动了木结构建筑的相关研究与工程应用。现代木结构建筑因其环保、节能等优点受到国内外广泛关注,并且涌现出了多种工程木产品,如正交胶合木(CLT)、层板胶合木(Glulam)、旋切板胶合木(LVL)以及平行木片胶合木(PSL)等,其良好的力学性能大大拓展了木结构的应用范围,有力推动
碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastics,简称CFRP)与索穹顶相结合后形成碳纤维索穹顶结构,既能充分发挥CFRP材料优越的抗拉性能,又能减轻自重实现更大的跨度。因此碳纤维索穹顶结构具有优异的实际应用价值和科学研究意义。但是目前有关于碳纤维索穹顶抗连续倒塌方面的研究不多,本文主要内容如下:基于索穹顶的找力原理,采用Matlab编制程序来求解结构的自应力模
抗震支吊架作为管道的支撑构件,是建筑结构的重要组成部分。实时监测抗震支吊架的工作状态,并及时反馈其损伤情况对结构整体的安全性和可靠度都具有重大意义。然而目前国内外对于支吊架的监测系统研究却少之又少。故本文在充分调研了土木主体结构健康监测系统的基础上,创新性地开发和设计了针对抗震支吊架的智能监测系统。该系统主要包括传感器子系统、数据采集与传输子系统、数据存储与管理子系统,以及数据分析与评估子系统等。
卤代硝基甲烷(HNMs)是一种典型的含氮消毒副产物(N-DBPs),由于它的细胞毒性和基因毒性远高于其它的含碳消毒副产物(C-DBPs),引起人们越来越多的关注。目前,国内外学者已经对HNMs进行了相关的研究,包括HNMs的前体物识别、生成机理和控制方法等。但这些研究主要局限于传统的氯消毒或氯胺消毒,而对新兴的紫外/氯消毒研究较少。同时,研究对象多集中在三氯硝基甲烷(TCNM),而对HNMs的整体
钢筋锈蚀是影响RC结构耐久性的主要因素。地理位置处于临海地区的RC结构,受临海大气环境的影响,氯离子浓度较高,钢筋点蚀程度更严重,导致结构常常在未达到设计使用年限时就发生性能退化。近几十年来,国内外学者意识到了锈蚀对结构安全性和耐久性的影响,通过试验、数值模拟、理论分析等方法,对锈蚀问题从材料到构件再到结构做了大量研究。但由于试验方法,试验所用钢筋粗细、长度、原始本构关系的不同,导致其统计得到的结
历史建筑砌体结构的建造年代久远,由于在设计时未考虑抗震要求以及经过长期的风化侵蚀导致结构材料的性能降低严重,很大一部分结构的抗震承载性能不足,在安全方面和使用方面存在隐患,因此需要对其进行抗震加固。本课题对历史建筑砌体结构抗震加固后的性能以及在地震作用下砌体结构发生倒塌破坏的原因和结构破坏机理进行研究,对历史建筑砌体结构的抗倒塌能力的提升有着重要意义。主要的研究工作和成果如下:(1)本文在已有试验
内压环索承网格结构通过内置的大压环平衡拉索索力,减少了柱顶圈梁的受力,使其具有了丰富多变的建筑外形。但其上部网格与撑杆均为受压构件,增加了结构局部与整体失稳的风险。内压环索承网格结构形式新颖,在国内外工程中的应用较少,其施工精度与安全性以及关键节点可靠度需着重关注。本文立足于上海浦东足球场工程,对内压环索承网格结构的施工过程进行了一系列具有针对性的精细化分析,包括结构张拉完成态稳定性分析、索网施工
纤维增强复合材料(以下简称复材筋)具有优良的力学性能,其轻质高强,耐腐蚀性能力强,是钢筋的理想替代材料,尤其适合应用于预应力混凝土结构。但由于材料自身性能,复材筋与混凝土之间的粘结性能通常不如钢筋,且传统的预应力钢绞线锚具易对复材筋造成损伤。为解决目前复材筋应用于预应力混凝土时的锚固问题,本文以碳纤维复材筋为主要研究对象,基于课题组提出的附加肋锚固增强法,研制出一种新型复合式锚具,主要进行了以下工
预应力装配式框架结构体系是通过预应力将梁和柱压接,使得预应力装配式节点有着较小的残余变形以及良好的抗震性能,从而实现结构功能的震后可恢复性。相对于预应力装配式混凝土结构,国内外关于预应力装配式木框架结构的研究处于起步阶段。本文通过节点试验和数值模拟,综合考虑了木材自身特性,聚焦于预应力装配式木梁柱节点,从节点局部承压增强方式和附加耗能装置的连接方式两方面,评估了预应力装配式木节点自复位和耗能性能,