【摘要】：海洋工程面臨海洋嚴苛環(huán)境的考驗,目前傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結構尚無很好的辦法克服這種挑戰(zhàn)。本文在國內(nèi)外對活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,簡稱RPC)和纖維復合材料筋(Fiber Reinforce Polymer/Plastic,簡稱FRP)的相關研究基礎上,針對海洋結構存在的問題,提出了一種適用于海洋工程的組合結構—RPC-FRP預制管混凝土組合柱(concrete with seawater and sea sand filled RPC-FRP tube,簡稱SCC-RPCT)。其技術方案為:將CFRP箍筋配置到RPC中制作成空心預制薄壁管,再在預制管內(nèi)現(xiàn)澆海水海砂混凝土形成組合柱。本文為了研究CFRP筋的基本力學性能和CFRP封閉箍筋的搭接性能,對18個CFRP筋基本力學試驗試件和48個搭接性能試驗試件進行軸向拉伸試驗研究。為了研究SCC-RPCT組合柱的軸心抗壓基本性能、破壞形態(tài)和CFRP筋約束效應,制作了并對15個大尺寸結構柱試件進行軸壓試驗。設計和制作了9個3mmCFRP筋和9個6mmCFRP筋共18個基本力學性能試驗試件,并對其進行軸向拉伸試驗,研究不同套管錨固長度、表面粘砂與否對試驗的影響,并由試驗結果計算得出CFRP筋的基本力學參數(shù)。試驗結果表明:錨固長度越大,試件越容易發(fā)生有效破壞,表面粘砂能夠提高無效破壞時試件的極限拉伸強度。設計并制作了24個3mmCFRP筋搭接性能試驗和24個6mm共48個搭接性能試件,并對其進行軸向拉伸,以研究不同搭接方式和搭接長度對CFRP筋搭接段的受力性能的影響。結果表明:搭接長度越大,搭接段的強度越大;不同搭接方式的試件其搭接段的受拉強度有所不同。設計和制作了12個SCC-RPCT組合柱試件和3個CFRP筋約束混凝土柱(CFRP Confined Concrete,簡稱FCC)進行單調(diào)軸壓試驗研究。探索不同箍筋間距及搭接方式對試件軸壓承載力、變形性能破壞形態(tài)等影響并與FCC柱進行對比。實驗結果表明:SCC-RPCT試件在達到極限荷載時RPC預制管的保護層只出現(xiàn)少許裂縫而不會像FCC柱一樣保護層幾乎完全掉落,且相同箍筋間距和搭接方式的SCC-RPCT組合柱的軸壓承載力要遠高于FCC柱;SCC-RPCT試件箍筋間距越小,試件的軸壓承載力越高,變形性能也越好;而三種不同搭接方式的試件在箍筋間距一定時,對SCC-RPCT的試驗結和力學性能影響較小。采用受廣泛應用的Mander箍筋約束混凝土模型和CFRP筋約束混凝土模型Afifi模型及課題組提出的針對于RPC預制管組合柱(Concrete-filled RPC tube,簡稱CFRT)兩種模型對SCC-RPCT試件軸壓承載力進行預測,發(fā)現(xiàn)均有較大偏差。本文基于Mander模型和Afifi模型并參考CFRT模型的基本形式提出一種針對于SCC-RPCT組合柱的軸壓承載力計算模型,根據(jù)實際通過引入強度折減系數(shù)來考慮RPC管在峰值荷載下開裂強度下降的影響。與實驗結果對比表明提出的SCC-RPCT模型能夠準確地預測SCC-RPCT試件的軸壓強度。
【圖文】：

Sherbrooke人行橋

8圖 1.3 Bourg-lès-Valence OA4 和 OA6 跨線橋2002 年由法國著名設計師 Rudy Riccioti 設計的象征法韓友誼的和平步在首爾建成，如圖 1.4 所示[49]。該橋由六段 RPC 預制裝配而成，沒有使用普筋。該橋建成表明 RPC 在工程應用中達到新的高度。2010 年世界上第一座 拱橋—Wild 橋在奧地利建成，如圖 1.5 所示[50]。兩根單箱式拱肋組成了該橋拱，并用橫系梁來凝結拱肋。采用豎向下放式施工。整體造型細巧美觀。201捷克的第一座 RPC 人行斜拉橋在 Celakovice 市建成，如圖 1.6 所示[51]。該橋預制懸臂拼裝法施工，，每個預制節(jié)段長 12m，施工快速且便捷。
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：P75;TU398.9

【參考文獻】

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本文編號：2660479