FRP管的力学计算及FRP管混凝土轴压构件研究

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纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer,简称FRP)以质轻高强、耐腐蚀、抗疲劳、可设计性好等优点被倍受土木工程界和复合材料界的青睐。将混凝土灌注于预制的FRP管中而成的FRP管混凝土轴压构件,集混凝土良好的抗压能力与FRP这种新型材料优点于一身,有比钢管混凝土更广的适用范围。目前,大多数试验研究是关于管厚、纤维缠绕角度、纤维类型对FRP管混凝土轴压性能的影响,只是定型的进行试验分析没有从根本上研究这些参数对FRP管的力学性能的作用进而影响FRP管混凝土的轴压性能。本文首先介绍FRP管使用的常见纤维和基体的力学特性以及缠绕制作工艺、拉挤-缠绕制作工艺;建立FRP单层板这个FRP管的基本单元的应力-应变关系与强度理论,单层板以不同铺设角度、铺设顺序和铺设厚度形成FRP管(实质是FRP层合板),推导FRP层合板的本构关系,计算出FRP管轴向和环向弹性模量和泊松比,分析FRP管的破坏机理,提出FRP管的强度计算方法。然后对FRP管混凝土轴压受力分析与力学计算,结合计算所得FRP管的力学参数,提出一种FRP管混凝土轴压应力-应变曲线与构件破坏时各项极限参数的计算方法,结合FRP管的计算理论整合归纳出从纤维、基体的类型,FRP单层板的铺设方式得出FRP管的刚度和强度,再对FRP管混凝土轴压构件的本构关系和极限承载力的计算框架,也能指导FRP管混凝土轴压构件的设计。最后设计试验测定FRP管的弹性常数和环向断裂应变、FRP管混凝土的轴压应力-应变曲线及极限承载力。
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