【摘要】：玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(Glass Fiber-reinforced Polymer,簡(jiǎn)稱GFRP)以其質(zhì)輕高強(qiáng)、耐腐蝕強(qiáng)和可設(shè)計(jì)性高等優(yōu)越的性能,應(yīng)用日益顯著。在過(guò)去的幾十年來(lái),國(guó)內(nèi)外已經(jīng)建成多座GFRP拱橋,但對(duì)于其穩(wěn)定性研究卻很少見(jiàn)。本文首次開(kāi)展了任意徑向集中力作用下的GFRP圓弧拱的試驗(yàn)研究,具體研究?jī)?nèi)容如下:首次設(shè)計(jì)了拱結(jié)構(gòu)任意徑向加載的試驗(yàn)裝置,對(duì)不同矢跨比和鋪層方式的GFRP圓弧拱進(jìn)行多點(diǎn)徑向加載試驗(yàn),并使用有限元軟件進(jìn)行模擬分析。(1)GFRP材性試驗(yàn)。根據(jù)規(guī)范對(duì)0°、90°和45°鋪角的GFRP板試件分別進(jìn)行了拉伸試驗(yàn)和剪切試驗(yàn),測(cè)得了對(duì)應(yīng)的彈性模量和泊松比等基本力學(xué)參數(shù),為GFRP圓弧拱加載試驗(yàn)以及有限元數(shù)值模擬提供基本的力學(xué)參數(shù)。(2)自主研發(fā)了拱任意徑向自動(dòng)加載試驗(yàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由電動(dòng)滑軌、夾具組合和固定支座組成。該加載系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)拱的任意徑向位置全自動(dòng)加載,可調(diào)節(jié)加載位置、速度和加載步長(zhǎng),實(shí)時(shí)采集拱的荷載位移曲線,自動(dòng)跟蹤拱失穩(wěn)過(guò)程的平衡路徑,捕捉其失穩(wěn)上、下極值點(diǎn);系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠和高效。(3)任意徑向集中力下GFRP圓弧拱的穩(wěn)定性試驗(yàn)研究。獲得了矢跨比1/8~1/3的GFRP圓弧拱在加載位置η分為0、0.1、0.2、0.25以及0.3的平衡路徑,以及失穩(wěn)上極值點(diǎn)和下極值點(diǎn),揭示了矢跨比和加載位置對(duì)GFRP圓弧拱的穩(wěn)定性影響規(guī)律;探討了斜角度鋪層(0°、15°、30°、45°、60°、75°)、三向角度鋪層([0 45 90]s、[0 9045]s、[45 0 90]s、[90 0 45]s、[45 90 0]s)對(duì)GFRP圓弧拱的穩(wěn)定性的影響。(4)任意徑向集中力下GFRP圓弧拱的穩(wěn)定性數(shù)值分析�；诓男栽囼�(yàn)參數(shù),采用有限元軟件ANSYS18.0建立了各試驗(yàn)工況對(duì)應(yīng)的GFRP有限元數(shù)值分析模型,獲得了荷載-位移曲線的數(shù)值結(jié)果,并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比對(duì)分析,發(fā)現(xiàn)二者非常吻合,驗(yàn)證了試驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性以及有限元模型的正確性,進(jìn)一步分析了加載位置、矢跨比、斜角度鋪層和三向角度鋪層對(duì)GFRP圓弧穩(wěn)定性的影響。
【圖文】：

趙州橋

拱結(jié)構(gòu)隨著科技的更新迭代，建造技術(shù)日漸成熟，又憑借著其承載能力高、跨越能力大、外形美觀等優(yōu)勢(shì)，在國(guó)內(nèi)外橋梁工程、水利工程、機(jī)械工程和航天工程等領(lǐng)域都得到了日益廣泛的應(yīng)用[1]。我國(guó)拱橋的歷史在世界上是最悠來(lái)久遠(yuǎn)的，早在公元前 282 年就有石拱橋的文字記載。在公元前 605 年，匠師李春建造了世界上第一座空腹式石拱橋——趙州橋（圖 1-1），該橋在 1991 年被美國(guó)土木工程學(xué)會(huì)選為國(guó)際土木工程里程碑。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，，建筑結(jié)構(gòu)不再局限于就地取材的石料了，混凝土與鋼筋相繼面世并被廣泛應(yīng)用到建筑結(jié)構(gòu)上，拱橋的建設(shè)規(guī)模也隨之越來(lái)越大。我國(guó)在近代時(shí)期陸續(xù)建造了世界最大跨徑的鋼筋混凝土拱橋——跨徑 420 米的萬(wàn)縣長(zhǎng)江大橋（圖 1-2），世界最大跨徑的鋼管混凝土拱橋——跨徑 460 米的巫山長(zhǎng)江大橋（圖 1-3），世界上最大跨徑的鋼拱橋——跨徑 550 米的上海盧浦大橋（圖 1-4）等，成為了拱橋施工技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平的國(guó)家。
【學(xué)位授予單位】：廣州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TB33;U441

【參考文獻(xiàn)】

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1 易壯鵬;幾何缺陷對(duì)拱結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的影響[D];湖南大學(xué);2007年

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1 宋文娟;玻纖增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料耐海水腐蝕行為與壽命預(yù)測(cè)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

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本文編號(hào)：2687299