原文传递
小口径CFRP-方截面钢管混凝土抗弯性能研究
| 论文题名： | 小口径CFRP-方截面钢管混凝土抗弯性能研究 |
| 关键词： | 隧道加固;CFRP-方截面钢管混凝土结构;CFRP层数;抗弯性能 |
| 摘要： | 近年来，钢管混凝土与CFRP构件相结合的结构的应用越来越广泛。外缠CFRP布不但可以限制钢管混凝土的屈曲，还可以增强结构核心混凝土的约束和减少钢管的腐蚀。在目前已有的文献当中，对小口径CFRP-方截面钢管混凝土的抗弯性能的研究较少。针对软土地区地铁隧道内部的不均匀沉降带来的危害，本文提出采用新型的小口径CFRP-方截面钢管混凝土结构作为支护结构对隧道内部进行加固，从而减少裂缝的数量和隧道结构的变形。主要工作如下： （1）开展了16组试验，其中包括12组正式组，4组正交试验组。试件的钢管为圆化处理过的方钢管，其横截面外径的尺寸分别为30*30mm，32*32mm和35*35mm，钢管壁厚为2mm，纵向长度为500mm。其中正式组可以分为四大组分别为①钢管组②钢管+水泥组③钢管+CFRP布组④钢管+水泥+CFRP布组。通过三点弯曲试验，观察并分析了试件的破坏形式、得到了荷载-位移曲线。通过分析荷载-应变-位移曲线，对试件抗弯性能进行了分析。试验结果表明：钢管内是否填充水泥对试件破坏形式有很大的影响；三种材料组合在一起对试件的抗弯承载力最大值有很大的提高，三种不同外径的钢管其抗弯承载力最大值分别提高了81.6％、93.3％和92.6％。 （2）利用有限元软件ABAQUS对试件进行了非线性有限元分析。提取了抗弯承载力最大值、荷载-位移曲线和破坏模式。分析结果与试验所得荷载-位移曲线吻合较好，破坏模式一致。并利用有限元软件对不同材料组合试件的荷载-位移曲线进行了预测，预测结果与正交试验结果吻合较好，即验证了有限元软件的准确性和可靠性。 （3）基于有限元软件，进行了不同的参数分析：①水泥与钢管的粘结强度②水泥强度③外缠CFRP布厚度三组参数对试件抗弯承载力最大值的影响。分析试件均选用外径尺寸为32mm方钢管所对应的CFRP-钢管混凝土试件。为减少CFRP布可能对①②两组参数的影响，加入只有钢管+水泥组为补充有限元试验。结果表明，钢管与水泥之间的黏结强度可以影响试件的抗弯承载力最大值；水泥强度对试件的抗弯承载力最大值影响并不明显，出现了强度超过某值后承载力下降的现象；CFRP布的厚度对试件抗弯刚度影响明显，随着CFRP布的厚度增加，试件的抗弯承载力最大值分别提高了38.7％和95.7％。 本文对小口径CFRP-方截面钢管混凝土的抗弯性能进行了分析与验证，通过结论可以得出，在有限的隧道内部，可以使用这种小直径结构作为支护结构来控制和减少隧道的不均匀沉降。 |
| 作者： | 戴雨辰 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 陈铁林 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
检索历史
应用推荐
