【摘 要】
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工程中混凝土板类构件四边约束、承受集中力的情况比较常见,这类结构受力特点复杂,使用过程中容易开裂,且钢筋混凝土结构的耐久性较差,一旦破坏不易更换维修。近年来由于纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Polymer）轻质高强的特点,各类形式的FRP结构应用到了土木工程领域,为解决这些问题提供了新的思路。本文设计了一种新型3D模塑FRP格栅加劲混凝土板,在板开裂时FRP结构能够为板底部提
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工程中混凝土板类构件四边约束、承受集中力的情况比较常见,这类结构受力特点复杂,使用过程中容易开裂,且钢筋混凝土结构的耐久性较差,一旦破坏不易更换维修。近年来由于纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Polymer）轻质高强的特点,各类形式的FRP结构应用到了土木工程领域,为解决这些问题提供了新的思路。本文设计了一种新型3D模塑FRP格栅加劲混凝土板,在板开裂时FRP结构能够为板底部提供较强的抗拉强度,3D模塑格栅能够对混凝土内部裂缝的开展提供约束作用,从而保证结构的完整性提高承载力。本文通过试验研究、声发射信号分析以及数值模拟对格栅加劲混凝土板的受力性能进行研究。主要工作与结论有以下几点:1.对不同类型、不同工况下的格栅加劲混凝土板与素混凝土板进行了对比静力加载试验。试验研究表明:素混凝土板的裂缝呈“Y”字型,格栅加劲混凝土板的裂缝为加载处向四周放射状;格栅的存在能有效抑制裂缝的开展,使截面上的应变平缓过渡;格栅加劲混凝土板板角翘起量大于素混凝土板,且随格栅高度的增加,翘起总量降低。2.应用声发射技术进行损伤监测,对采集的声发射能量时间序列进行相空间重构;结合分形理论,应用C-C法以及G-P算法处理了声发射信号,得到复合板的关联维数,进行了不同类型板的关联维数特征分析,关联维数变化能反映试件的破坏过程。结果表明:素混凝土板各通道最小值平均值在0.2-0.3之间,最大值平均值在1.3-2之间;格栅加劲混凝土板各通道最小值平均值在0.02-0.07之间,最大值平均值在0.5-1.1之间;素混凝土板的脆性破坏更突然,其关联维数值偏大,关联维数特征可以为两种不同结构的不同破坏模式提供一定参考。3.利用ANSYS/LS-DYNA建立了格栅加劲混凝土板的裂缝扩展模型。对格栅加劲后的混凝土板裂缝开展机理进行了研究,结果表明:开裂前内力呈对称分布,内力最大值不在板的几何中心,长边向的应力略大于短边向的应力;在板较薄的情况下,会导致裂缝贯通使板顶部产生拉应力;高度较大的格栅能有效抑制裂缝沿板厚方向的开展。4.对试验条件之外的混凝土强度、板厚、格栅高度、孔径、保护层厚度等相关参数进行了分析,明确了其对构件受力性能的影响,为相关构件的设计、应用提供了一定的参考。
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