GFRP-钢丝网共同约束混凝土受压性能研究

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关于FRP和其它延性材料共同约束混凝土的研究目前还非常少,用FRP约束混凝土或者用钢丝网约束混凝土的研究相对则较为完善。已有的钢丝网约束混凝土的研究表明,钢丝网由于其丝径细,并在混凝土中分布均匀,与钢筋相比,钢丝网具有优良的配筋分散性。钢丝网与混凝土之间的粘结作用,使得混凝土在钢丝网作用范围内能够均匀受力,因此钢丝网约束混凝土具有良好的抗裂性能以及韧性。钢丝网约束的混凝土也就成了一种高延性和韧性的高性能材料。虽然钢丝网约束混凝土具有上述优点,但抗压强度较素混凝土提高较少。如果将脆性但高强的GFRP材料与钢丝网用来共同约束混凝土将解决约束强度不足的问题。GFRP-钢丝网共同约束混凝土是指在GFRP管中加入钢丝网筒,并浇筑混凝土,这种复合管既可以节省钢材及模板,同时增强了约束混凝土的轴心抗压强度、延性、抗渗性以及韧性。针对这种新型组合结构(GFRP-钢丝网共同约束混凝土)的受压性能,开展了以下研究工作:(1)为研究GFRP-钢丝网共同约束混凝土的受压性能,本文进行了30根直径150mm、高300mm圆柱进行轴压试验,包括3根未约束的素混凝土圆柱和27根GFRP-钢丝网共同约束的混凝土圆柱,并详细介绍了试件制作、试验加载与试验数据测量的方法等。(2)本文阐述了各组试件的破坏过程及破坏形态,总结了各组试件在轴向压力下应力-应变曲线的特点,使用压缩韧性指标分析了试件的压缩韧性,分析了GFRP-钢丝网共同约束混凝土的受力机理,并研究了GFRP层数不同、钢丝网层数不同对GFRP-钢丝网共同约束混凝土受压性能的影响。(3)本文先通过理论分析以及试验数据推导出GFRP-钢丝网共同约束混凝土不能忽略钢丝网对约束混凝土强度的影响,并结合试验数据以及已有的研究论文中经典强度模型和应力-应变模型,建立了GFRP-钢丝网共同约束混凝土的极限强度模型、极限应变模型。本文研究结果表明,GFRP管可明显改善钢丝网约束混凝土的强度、变形性能,而GFRP层数越多,混凝土的韧性越差。GFRP和钢丝网的协同工作效果较好,钢丝网对约束混凝土强度影响较小,随着钢丝网层数的增加,混凝土抗压强度会有小量的提升,且钢丝网对约束混凝土的延性有一定的促进作用,并且能有效的改善约束混凝土的韧性以及后期延性,并且在约束混凝土达到极限强度破坏后能够维持混凝土不发生崩塌起到了明显的促进作用。
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