【摘 要】
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在恶劣环境条件下,不论是盐湖、盐渍土,还是海洋环境,钢筋混凝土(RC)结构和钢-混凝土组合结构的耐久性一直是人们关注的重点。国内外每年用于混凝土修复和加固的费用超高,并且存在着安全隐患。针对混凝土桥墩柱腐蚀破坏和钢筋锈蚀问题,本文提出一种兼具高延伸率、耐腐蚀、可施加预应力的“不锈钢带箍增强玻璃纤维编织缠绕管混凝土柱(PSSH-BWFRP混凝土柱)”,它是一种BWFRP管柱外围施加高强预应力不锈钢带
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在恶劣环境条件下,不论是盐湖、盐渍土,还是海洋环境,钢筋混凝土(RC)结构和钢-混凝土组合结构的耐久性一直是人们关注的重点。国内外每年用于混凝土修复和加固的费用超高,并且存在着安全隐患。针对混凝土桥墩柱腐蚀破坏和钢筋锈蚀问题,本文提出一种兼具高延伸率、耐腐蚀、可施加预应力的“不锈钢带箍增强玻璃纤维编织缠绕管混凝土柱(PSSH-BWFRP混凝土柱)”,它是一种BWFRP管柱外围施加高强预应力不锈钢带箍进行主动约束的新型组合结构构件,充分发挥两种材料的优点,显著提高混凝土柱的承载力及耐久性。本文进行了6根PSSH-BWFRP混凝土柱、对比组(3根素混凝土柱、1根素混凝土套钢带箍、1根BWFRP混凝土柱以及2根BWFRP-CFRP混凝土柱)共计13根短柱试件轴压试验,研究钢带箍间距s和预应力水平α对该混凝土柱的破坏模式、极限承载力、荷载位移、延性、钢带箍应变等的影响规律。基于双剪统一强度理论,研究分析混凝土柱的核心混凝土应力状态,提出了PSSH-BWFRP混凝土柱轴压承载力计算方法,为工程实际应用提供参考。主要研究结果与结论如下:1)对不锈钢带箍进行了预应力损失试验,得出不锈钢带箍的应力在前期下降较快,时间越长,有效应变会越小,但下降速率会趋于平缓。为使不锈钢带箍处于较好的约束状态,建议每隔5年人为主动补加预应力。2)素混凝土柱破坏为中部鼓曲破坏、素混凝土套钢带箍以剪切破坏为主、有BWFRP管约束的混凝土柱均表现为典型的轴压破坏,即为中上部鼓曲破坏。PSSH-BWFRP约束混凝土短柱都是因钢带箍之间的玻璃纤维首先局部断裂,随后压溃碎裂的混凝土从断裂处涌出而破坏。3)在相同的预应力水平下,钢带箍间距越小,PSSH-BWFRP约束混凝土柱的极限承载力越高。钢带箍间距对承载力的影响比较明显,而预应力水平对承载力的影响较小。4)在不同钢带箍间距与预应力水平条件下,各试件的荷载-位移曲线形状大体相似,由三段直线首尾衔接而成,可划分为线弹性段、弹塑性段和下降段,各条曲线的弹塑性拐点位置、峰值荷载、峰值位移、极限位移等均不相同。5)钢带箍间距和预应力水平对峰值位移的影响均比较小。6)减小钢带箍间距对提升构件的延性影响比较明显,但预应力水平对延性影响较小。7)过高的预应力水平对承载力,峰值位移和延性反而不利,建议预应力水平控制在0.35。8)基于双剪统一强度理论,提出PSSH-BWFRP混凝土柱轴压承载力计算方法,计算值与试验值吻合较好,离散性较小,可为工程实际应用提供参考。
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