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泡沫/格栅FRP夹芯板静载试验研究及分析
| 论文题名： | 泡沫/格栅FRP夹芯板静载试验研究及分析 |
| 关键词： | 纤维增强复合材料;泡沫夹芯桥面板;格栅夹芯桥面板;抗弯性能;截面刚度 |
| 摘要： | 近年来钢筋混凝土桥面板等传统建筑材料的腐蚀、劣化及耐久性问题越发凸显，纤维增强复合材料（FRP，Fiber Reinforced Polymer）作为土木工程中的新型材料，由于其耐腐蚀、抗疲劳、轻质高强等优点被越来越多地应用于桥梁工程中。 本文针对泡沫/格栅FRP夹芯板的抗弯性能进行研究。首先，利用各向异性力学中经典薄板理论推导出各向异性薄板的扰度方程及解析解。其次，通过制作泡沫/格栅夹芯板试件进行三点弯曲试验，对比分析有、无泡沫夹芯对试件抗弯性能的影响；另外，引用参考文献中关于泡沫/格栅夹芯板和“三明治”夹层板的抗弯性能试验结果进行对比分析，说明泡沫/格栅夹芯板在抗弯性能的优越性；通过制作不同层数内部纤维缠绕和不同层数外部纤维缠绕的泡沫/格栅夹芯板试件，对比分析内、外部纤维缠绕增强对泡沫/格栅夹芯板抗弯性能的影响。最后，利用Abaqus6.12有限元软件对三点弯曲试验中的各种类型试件进行建模，对比分析数值仿真计算所得的试件跨中荷载-位移曲线和三点弯曲试验所实测的荷载-位移曲线。 泡沫芯材和格栅空心板组合之后抗弯性能呈现出“1+1＞2”的材料组合效果。即增加泡沫芯材后能有效避免格栅空心板因屈曲破坏而失去承载力，能有效改善格栅空心板的破坏形态。泡沫/格栅夹芯板和“三明治”夹层板的抗弯性能对比试验表明，在纤维含量和重量略有增加的情况下，泡沫/格栅夹芯板试件抗弯承载能力大幅提高。上述两个对比试验说明：泡沫/格栅夹芯板在提高结构的整体性、改善应力传递路径、延缓层间破坏形态等方面都较为出色。另外，制作了不同层数内部纤维缠绕和外部纤维缠绕的泡沫/格栅夹芯板试件，通过三点弯曲试验结果表明，内部纤维缠绕和外部纤维缠绕在结构上都会增加截面刚度，增加试件的整体性，同时在制作工艺上会给构件一个预先的缠绕力，能够提高构件刚度。最后，通过Abaqus6.12有限元仿真模拟结果表明，数值模拟计算的荷载-位移曲线和试验所得荷载-位移曲线在线性阶段吻合较好，数值计算结果可以用于计算在泡沫/格栅夹芯板在出现损伤之前的荷载-位移关系，并应用于验算已有泡沫/格栅夹芯桥面板的刚度是否符合相关规范要求。 |
| 作者： | 朱经龙 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 佟丽莉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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