1. 研究目的与意义
近年来,钢管混凝土(cfst)正被越来越广泛地应用于工业厂房、高层建筑和桥梁等结构中。钢管混凝土结构具有承载力高,塑性和韧性好,制作和施工方便,耐火性能好的特点。而且钢管混凝土结构相对于钢筋混凝土结构而言抗裂性能好,修补或拆除简单,抗变形能力好。但是钢管混凝土结构的截面和自重仍较大,且钢管易受腐蚀,耐高温性能差。
由于腐蚀、设计或施工考虑不周以及建筑用途发生改变等都对钢管混凝土结构提出潜在的修复加固要求。因此考虑利用新型材料碳纤维增强复合材料(cfrp)和玄武岩纤维增强复合材料(bfrp)对钢管混凝土材料进行增强,制作了碳纤维-钢复合管混凝土复合型构件、玄武岩纤维-钢复合管混凝土复合型构件以及碳纤维与玄武岩纤维-钢复合管混凝土复合构件。这样既解决了钢管易受腐蚀,耐高温性能差的问题,同样也解决了frp价格过高以及延性不足的问题。
frp属于织物,在用作外包钢管混凝土时具有制作和施工方便的优良特性,同时对工人的技术要求也较低。它在一定程度上解决钢管混凝土和frp筒混凝土结构存在的一些不足,同时也为服役时间长和轻微受损钢管混凝土结构的加固、修缮提供了一条很好的新途径。
2. 国内外研究现状分析
纤维增强复合材料( fiber reinforced polymer/plastic, 简称FRP) 是由纤维材料与基体材料按一定比例混合并经过一定工艺复合形成的高性能新型材料。这种材料从20 世纪40 年代问世以来, 在航空、航天、船舶、汽车、化工、医学和机械等领域得到广泛的应用。
近年来,国内外已有一些学者开展了相关研究,王庆利等和顾威等开展了圆CFRP-钢管混凝土轴压短柱的试验研究与理论分析工作;于峰等和张常光等对圆CFRP-钢管混凝土轴压短柱的极限承载力进行了分析;肖岩等探讨了CFRP局部约束钢管混凝土的问题;陶忠等侧重研究了CFRP对受损钢管混凝土的修复、加固后静力和滞回性能的研究。3. 研究的基本内容与计划
内容:
该课题主要研究纤维类型对圆frp-钢复合管混凝土的轴压性能影响,frp-钢复合管混凝土作为一种新型组合结构在桥墩、立柱等新建领域具有广阔的前景,不同纤维类型对圆frp-钢复合管混凝土的轴压性能有着重要的影响。
对不同纤维类型的圆纤维-钢复合管混凝土的力学性能进行研究,主要研究纤维种类、纤维用量对峰值应变、峰值应力、极限应变、极限应力的影响规律,通过试验测定不同纤维类型的圆纤维-钢复合管混凝土的承载力、强度、延性以及破坏的发展形态,并与普通混凝土对比,研究其力学性能。
4. 研究创新点
本文主要研究利用不同类型的FRP材料对钢管混凝土材料进行增强,制作复合型的结构。
这种结构不但具有FRP自重轻、强度大、耐腐蚀性等优势,而且经过增强后,抗弯承载力、刚度显著增加,限制延缓破坏的发生和发展,能够更好的适应土木建筑中承重构件的要求。
