FRP-混凝土-钢双层空心管柱受压试验及理论模型
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作者王代
出版社中国建材工业出版社
ISBN9787516025703
出版时间2019-08
装帧平装
开本16开
纸张胶版纸
定价38元
货号27931807
上书时间2023-05-17
商品详情
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【内容简介】:
桥梁是跨越江河、海峡、峡谷等障碍的架空建筑物，在我国四通八达的交通网络中发挥着重要作用。伴随着桥梁技术的迅猛发展，我国出现了越来越多的跨海大桥，如苏通长江公路大桥、杭州湾跨海大桥、港珠澳大桥等。桥梁中的钢筋混凝土柱，尤其是长期处于沿海水位变化区的墩柱等工程结构，其混凝土易于剥蚀、钢筋经常锈蚀，是影响建筑物安全和耐久的病险隐患。随着高速铁路的迅速发展及“一带一路”倡议的推进，近期及未来将修建更多的跨海大桥及其相关建筑，而无论低墩区还是高墩区都将会对墩柱的耐腐蚀性能提出更高的要求。由于纤维增强聚合物（ｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｐｏｌｙｍｅｒ，简称ＦＲＰ）具有较高的比强度和耐腐蚀性等，正日益广泛地用于既有结构的加固修复和新建结构中。
ＦＲＰ-混凝土-钢双层空心管柱由内层钢管、外层ＦＲＰ管和二者之间填充的混凝土三部分组成，这种新型组合柱能充分发挥ＦＲＰ、混凝土和钢管三种材料各自的优点，具有良好的受压和耐久性能，可用于水利、桥梁、工业与民用建筑等工程领域。
为了给ＦＲＰ-混凝土-钢管组合方柱的设计和施工提供依据和参考，促进其在易腐蚀环境等恶劣条件下的工程应用，本书进行了ＦＲＰ-混凝土-钢双层空心管柱受压性能的试验研究和理论分析。全书共６章，包括绪论、ＦＲＰ-混凝土-钢双层空心管柱轴心受压试验概况、轴心受压试验现象及结果分析、轴压承载力计算方法、偏心受压试验与承载力计算方法、结论与展望等。主要研究成果如下：
（１）通过２５根方柱和６根圆柱的轴心受压试验，研究了空心率、钢管径厚比和ＦＲＰ约束特征值等对ＦＲＰ-混凝土-钢管组合方柱轴压性能的影响。结果表明，外层ＦＲＰ管和内层钢管对ＦＲＰ-混凝土-钢管组合方柱中的混凝土具有较大约束，混凝土的强度和延性均得到显著提高；ＦＲＰ-混凝土-钢管组合方柱极限承载力较钢管与混凝土承载力的叠加值提高９％～４１％。外层ＦＲＰ约束特征值对ＦＲＰ-混凝土-钢管组合方柱和组合实心方柱的轴压性能均有显著影响，ＦＲＰ-混凝土-钢管组合方柱轴压承载力随ＦＲＰ约束特征值的增大而提高。将方柱等效为圆柱，并分别考虑ＦＲＰ-混凝土-钢管组合方柱外层ＦＲＰ管、内层钢管和夹层混凝土的极限状态，建立了ＦＲＰ-混凝土-钢管组合方柱轴压承载力的理论计算模型。
（２）基于本书和相关文献关于组合方柱的轴压试验结果，分析了空心率、钢管径厚比和ＦＲＰ布层数等对ＦＲＰ-混凝土-钢管组合方柱轴压承载力的影响。将ＦＲＰ-混凝土-钢管组合方柱夹层混凝土分为强约束区和弱约束区，结合对本书和相关文献ＦＲＰ-混凝土-钢管组合圆柱试验结果的统计分析，提出了ＦＲＰ-混凝土-钢管组合方柱轴压承载力的简化计算模型；基于对本书和国内外相关文献关于ＦＲＰ约束混凝土实心方柱、空心方柱以及ＦＲＰ-混凝土-钢管组合方柱试验结果的综合分析，提出了考虑ＦＲＰ布层数、空心率及钢管径厚比影响的ＦＲＰ-混凝土-钢管组合方柱轴压承载力计算公式。
（３）对比分析了ＦＲＰ-混凝土-钢管组合方柱、ＦＲＰ约束混凝土实心方柱及ＦＲＰ约束混凝土空心方柱的轴压性能。结果表明，ＦＲＰ约束特征值对ＦＲＰ约束混凝土空心方柱的影响有所降低。当空心率为０．７２时，４层ＦＲＰ布约束混凝土空心方柱的承载力与２层ＦＲＰ布约束混凝土空心方柱的承载力基本相同，*增长幅度仅为９．４％，内部的空心明显降低了外部ＦＲＰ布的约束效果及柱的整体性能。
（４）循环轴压荷载对ＦＲＰ-混凝土-钢管组合方柱极限承载力的影响不明显，且组合方柱在循环荷载下仍然具有良好的延性。随着卸载／再加载循环次数的增多，ＦＲＰ-混凝土-钢管组合方柱的塑性变形增大。循环荷载作用下，ＦＲＰ-混凝土-钢管组合方柱承载力随径厚比减小而逐渐增大，当径厚比由２５．１减小至１６．１时，极限承载力增大约９．７％。
（５）进行了１９根ＦＲＰ-混凝土-钢管组合方柱的偏心受压试验，重点研究偏心距和轴向ＦＲＰ布层数对其偏压性能的影响。结果表明，偏心荷载作用下，组合方柱试件承载力随偏心距的增大而显著降低。随着受拉侧轴向ＦＲＰ布由１层增为２层，轴向荷载侧向挠度曲线呈现更加刚性化的特征，极限承载力提高３．６％～１３％。偏心距为１５ｍｍ、３０ｍｍ、４５ｍｍ 的ＦＲＰ-混凝土-钢管组合方柱的轴向荷载-侧向挠度曲线的发展趋势相似，仅下包面积随偏心距的增大而逐渐减小。基于截面分析和条带划分方法，提出了适用于ＦＲＰ-混凝土-钢管组合方柱偏压承载力计算的理论模型；将ＦＲＰ-混凝土-钢管组合方柱的混凝土和钢管不规则应力图等效为矩形应力图，建立了钢管截面不同受压状态下组合方柱偏压承载力的简化计算公式。
本书基于轴心受压、偏心受压试验，对ＦＲＰ-混凝土-钢双层空心管柱受压性能进行了系统的基础研究，可供交通工程、水利工程、建筑工程相关领域的科研人员、工程技术人员、本科生、研究生参考使用。
【目录】:
第１章 绪论
１．１ 研究背景及意义
１．２ 国内外研究现状
１．３ 存在的问题及主要研究内容
本章参考文献
第２章 FRP-凝土-钢管组合方柱轴心受压试验概况
２．１ 引言
２．２ 试件设计
２．３ 试件制作
２．４ 试验加载、测点布置与数据采集
２．５ ＦＲＰ、钢管、混凝土力学性能试验
２．６ 小结
本章参考文献
第３章 组合方柱轴心受压试验现象及结果分析
３．１ 引言
３．２ 单调荷载下组合方柱轴压性能
３．３ 单调荷载下方柱中混凝土的轴压性能
３．４ 循环荷载下组合方柱轴压性能
３．５ 小结
本章参考文献
第４章 FRP-凝土-钢管组合方柱轴压承载力计算方法
４．１ 引言
４．２ 轴压承载力理论模型
４．３ 轴压承载力影响因素
４．４ 轴压承载力简化计算方法
４．５ 小结
本章参考文献
第５章 组合方柱偏心受压试验与承载力计算方法
５．１ 引言
５．２ 试验概况
５．３ 试验现象及结果分析
５．４ 偏压承载力计算方法
５．５ 小结
本章参考文献
第６章 结论与展望
６．１ 主要结论
６．２ 展望
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