玻璃纤维加固混凝土柱的计算分析与试验研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yizhanghong
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FRP,纤维增强复合材料,是一种高性能型材料。它一般由基体材料与增强材料两种组分组成,并经过专门的模具挤压、拉拔而形成。相较于传统建筑材料,其具有质量轻、抗腐蚀和疲劳破坏能力强、温度变形小、雷达微波吸收能强、易于运输和施工、可设计性强等优点。随着逐渐降低的制造费用,越来越多的实际工程开始应用纤维复合材料,尤其是在建筑的加固、维修及改造方面。本文的研究题目是关于玻璃纤维材料对于混凝土柱的外部约束。首先,本文通过理论推导,提出了有角度玻璃纤维加固素混凝土柱的三向屈服应力应变(环向、径向、轴向)和位移的计算公式。然后,采用ABAQUS(有限元分析软件)对受荷全过程进行数值模拟,旨在分析纤维的存在对混凝土柱的加固机理以及对其承载力、屈服应力应变的影响效果。同时通过改变纤维缠绕角度和GRP壳的厚度,对模型进行具体的参数化分析。并对GRP壳和核心区混凝土的接触机制进行深入讨论。最后,为证明公式正确性及有限元方法的可行性,本文对二根不同角度的玻璃纤维缠绕混凝土圆柱和一根素混凝土圆柱作受压试验。且其中二根柱分别为尺寸、材料相同的±45°(与轴向方向夹角)玻璃纤维加固混凝土柱,±55°玻璃纤维加固混凝土柱。将公式计算、数值分析与试验数据进行对比,结果符合良好。本文研究结果表明玻璃纤维布有助于混凝土受压柱承载能力和屈服应力应变的提高。得出玻璃纤维加固混凝土柱随着纤维缠绕角度越趋近环向及纤维厚度的增加,抗压承载力和三向屈服应力应变都将越来越高的结论。亦证明GRP布的约束作用在混凝土屈服后开始发挥。
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