论文部分内容阅读
对混凝土施加约束可以有效改善混凝土的材料性能。相比素混凝土,约束混凝土在抗压强度和变形能力上有显著提高,从而使构件具有更好的性能和抗震能力。通常对混凝土施加约束的方法有FRP约束、钢管约束、箍筋约束等,不同的约束方式会导致构件不同的受力特点。因此对比不同约束形式的受力性能,探索更加有效的约束方式具有较大的工程意义。本文首先讨论了FRP约束混凝土构件和螺旋箍筋约束混凝土构件的性能特点,在此基础上提出了FRP-螺旋箍筋复合约束混凝土构件,此种约束能发挥FRP和螺旋箍筋材料的特点。本文主要工作如下:(1)本文设计了30组共240个FRP试件,进行动态拉伸试验。得到了试件的应力-应变曲线,并用高速相机记录了试件破坏全过程。分析了温度和应变率对其强度和韧性的影响,对比了各种条件下的破坏形态,并通过Weibull分析总结其力学性能变化规律。(2)在FRP材性试验的基础上,选用CFRP进行后续复合约束混凝土抗冲击性能试验研究。设计了8组共24个约束试件,包括2组CFRP单独约束,2组螺旋箍筋单独约束和4组CFRP-螺旋箍筋复合约束试件。记录了试件冲击力时程曲线,应变时程曲线,并用高速相机进行了拍摄。(3)总结了各组试件的冲击力时程曲线和应变时程曲线的特点,对比了各组试件的破坏形态,探讨CFRP层数、螺旋箍筋间距、冲击能量和锤重等参数对试件抗冲击性能的影响。(4)采用ANSYS/LS-DYNA软件对试验过程进行模拟,模拟结果和试验较为吻合,在此基础上,对冲击过程中能量的变化规律进行了探讨。本文研究结果表明,FRP具有应变率效应,拉伸强度和韧性随着应变率的提高而提高;拉伸强度对温度不敏感,只有到达100℃才有明显降低;与常温相比,温度的改变会造成韧性的下降。CFRP-螺旋箍筋复合约束混凝土试件能有效发挥两种材料的优势,使试件具有更高的抗压强度和更好的耗能能力。约束形式的改变对试件力学性能影响较大,冲击能量和锤头重量对抗冲击承载力影响不显著。