CFRP缠绕铝合金管砼受弯构件静力性能试验研究

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本文对圆截面和方截面的CFRP缠绕铝合金混凝土构件的受弯性能进行试验研究。通过数据分析,对两种组合构件各自的受力性能、破坏模式、刚度和延性以及极限承载力的进行了分析与总结。试验以铝管尺寸、铝管厚度和CFRP粘贴方式为控制变量,对20根圆截面CFRP缠绕铝合金混凝构件和30根方截面CFRP缠绕铝合金混凝构件进行了受弯性能试验研究。描述了构件受弯破坏的现象,归纳了不同的破坏模式,给出了构件的弯矩-跨中挠度曲线、纵向应变分布、弯矩-纵向应变关系曲线和整体位移曲线,并归纳了不同约束效应、粘贴CFRP的方式对试件抗弯能力的影响。试验研究结果表明:相同试件,缠绕CFRP的试件相对未缠绕CFRP的试件极限承载力提高显著,构件尺寸越小,极限承载力提高提高越显著;极限承载力提高率随着缠绕CFRP层数或面数的增多而增加;相同尺寸的构件的极限承载力提高率随截面约束效应提高而增加;构件截面在0.6Mu内基本符合平面假设,应变随弯矩线性增加;缠绕CFRP的构件相对没有缠绕CFRP的构件的延性储备提高显著。随后本文就将所得刚度的试验值和根据各国现有规范计算出的理论值进行比较,并利用相似原理推导出实用的初始刚度和使用刚度公式。由于构件内部受力复杂,极限承载力的精确理论推导存在困难,本文简化了构件受力模型,并以钟善桐、韩林海编著的钢管混凝土“极限平衡理论”为基础,推导出在简化模型下的构件的极限承载力理论公式。由于构件力学模型存在简化,公式所的理论值和试验值存在一定差距,为了使公式的理论值具有准确性和可靠性,文中对公式进行了进一步的修正,所得公式能够较好地吻合试验值,成为可以指导实际工程计算的简化理论公式。在本文最后,总结了此次试验的不足,为接下来进一步的研究提供了合理建议。
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