【摘 要】
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随着我国地区城市化率的逐年提高,全国在建设工程中所面临的难度和挑战也在不断提高,随之带来的是对建筑材料和结构形式要求不断增加。因此提出和应用结构效率更高、总体更节省原材料的新型结构尤为重要。为了响应工程对新型结构的需求,本文提出利用GFRP管的外约束和掺加钢纤维及膨胀剂来制备约束混凝土柱,以达到混凝土结构效率更高、总体更加节省原材料的目的。本文采用玻璃纤维增强复合材料（glass fiber re
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随着我国地区城市化率的逐年提高,全国在建设工程中所面临的难度和挑战也在不断提高,随之带来的是对建筑材料和结构形式要求不断增加。因此提出和应用结构效率更高、总体更节省原材料的新型结构尤为重要。为了响应工程对新型结构的需求,本文提出利用GFRP管的外约束和掺加钢纤维及膨胀剂来制备约束混凝土柱,以达到混凝土结构效率更高、总体更加节省原材料的目的。本文采用玻璃纤维增强复合材料（glass fiber reinforced polymer,GFRP）管来约束核心混凝土,GFRP有着质量轻、抗拉强度大、在恶劣条件下有良好的耐腐蚀性和耐久性能。由于GFRP约束混凝土属于被动约束,即混凝土在受压过程中发生环向膨胀时候,GFRP发挥的约束应力跟着变化,存在应力滞后的问题。为了解决这问题,本文利用膨胀剂的特性,其水化作用下的产物能够使混凝土发生微膨胀,抵消混凝土的部分收缩,来解决GFRP管和混凝土之间的联系不紧密而导致在轴向荷载下协同受力下降,影响结构安全性的问题,进而提升结构的体积稳定性。钢纤维作为外掺的金属纤维掺入混凝土时,能够很好地抑制混凝土的裂缝出现和进一步发展,提高混凝土的抗裂性能。将膨胀剂与钢纤维同时掺入混凝土中,可以发挥这两者的优势,改善GFRP约束下的核心混凝土性能可能有着协同作用。本课题对掺膨胀剂与钢纤维的GFRP管约束钢纤维膨胀混凝土柱的膨胀发展过程以及其轴压力学性能进行试验和分析工作,主要内容如下:（1）通过对6组不同配合比的膨胀混凝土试件的自由膨胀率和12组共24个GFRP管约束混凝土柱试件进行加载前预应力变化监测试验,主要研究了不同膨胀剂和钢纤维掺量对混凝土坍落度的影响,探究不同膨胀剂掺量、不同钢纤维掺量和不同GFRP管厚度的GFRP管约束混凝土预应力发展性能的影响。试验结果表明膨胀剂掺量的不同对坍落度变化的影响较小,钢纤维的掺入明显使混凝土坍落度降低;在适量的膨胀剂掺量条件下,能够有效提高GFRP管约束混凝土柱在加载前的预应力,膨胀剂掺量为12%时,核心混凝土对GFRP管产生的预应力最大;复掺膨胀剂与钢纤维的情况下,能够提高GFRP管混凝土加载前的预应力的同时,还能通过钢纤维提供内约束来抑制部分预应力发展。（2）通过对12组共24个GFRP管约束混凝土柱试件进行单调轴心抗压力学试验,主要研究了钢纤维掺量、膨胀剂掺量以及不同GFRP管厚度对GFRP管约束混凝土柱轴压极限强度和极限应变的影响。研究结果表明,在单独掺加膨胀剂,或者同时掺加钢纤维和膨胀剂时,两者都能提高GFRP管约束钢纤维膨胀混凝土柱的抗压承载能力,使其极限抗压强度提高。膨胀剂和钢纤维的掺入下使GFRP管约束混凝土柱的轴压试验加载初始阶段整体刚度和强度得到提升。
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