CFRP约束高温后混凝土动态力学性能研究

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随着人类社会工业化发展与城市化建设,建筑结构火灾愈发频繁,此外,结构在服役期间可能遭受爆炸、碰撞等复杂动力作用。这些因素均导致火灾后建筑结构修复加固难度加大。纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer/Plastic,FRP)作为一种新型加固材料,性能上具有明显的优势。目前,FRP加固高温后混凝土的动态力学性能这一研究领域仍然少有成果。本文针对这种现状,以核心混凝土经历的最高温度、CFRP外包层数以及冲击速度为试验参数,对CFRP约束高温后混凝土的动静态力学性能分别展开试验研究,并采用有限元软件ABAQUS对CFRP约束高温后混凝土的静态力学性能进行仿真模拟。主要研究内容与相关成果包括以下几点:(1)利用高温试验炉进行混凝土高温试验,研究C30混凝土高温后力学性能衰减规律。结果表明,本文试验数据符合一般规律。(2)利用300吨液压试验系统进行CFRP约束高温后混凝土静态力学性能试验,通过实测应力-应变曲线,研究CFRP约束高温后混凝土静态破坏机理,分析温度与CFRP约束分别对混凝土静态力学性能的影响以及二者综合作用。并提出CFRP约束高温后混凝土静态力学性能的简化评估方法。结果表明,CFRP约束效应削弱了温度软化效应,静态力学性能简化模型具有较好的实用性。(3)利用分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB)系统进行CFRP约束高温后混凝土动态力学性能试验,通过实测SHPB波形图、应力时程曲线、应变时程曲线与应变率时程曲线,研究CFRP约束高温后混凝土动态破坏机理,分析温度、CFRP约束与冲击速度分别对混凝土动态力学性能的影响以及三者综合作用,并提出CFRP约束高温后混凝土动态抗压强度的简化评估方法。采用同样的思路提出CFRP-混凝土界面动态粘结性能简化模型,并证明其实用性。结果表明,本文的研究思路是合理的,可将其扩大应用至FRP加固混凝土结构的不同研究领域。(4)利用ABAQUS进行混凝土温度场模拟,验证试验采用的升温方式能够使混凝土内部温度场均匀。进行CFRP约束高温后混凝土的静态力学性能模拟,验证试验数据的可靠性。结果表明,试验采用的升温方式与测试结果均合理。
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