CFRP管-绿色混凝土-钢管复合双管柱的抗震性能研究

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当地震发生时,建筑会受到地震波的影响而破坏。其中柱子经常会受到竖向和横向的荷载共同作用下提前发生破坏从而导致整个建筑的失效。另外在沿海以及盐碱地带,氯离子对柱子的腐蚀造成柱子抗震性能降低的问题不容小视,所以针对如何减少以及避免氯离子对混凝土柱的腐蚀并且提高混凝土柱的抗震性能的研究也早已开展。随着研究的深入和建筑材料的发展,新的材料和新的结构形式正被广泛运用于建筑结构当中。加之近年来建筑资源短缺、建筑垃圾排放过多以及对建筑资源可持续性的需要,各种复合材料和绿色混凝土也已经被广泛运用到建筑工程当中。其中CFRP有抗拉强度高、质量轻、耐疲劳和耐腐蚀等优异性能,是一种结构、功能或结构/功能一体化材料,在绿色能源建设、节约能源技术发展和促进能源多样化过程中以及土木工程领域中均发挥着极其重要的作用,是理想的与绿色混凝土进行优化组合并提升其力学性能与耐久性的绿色材料。因此,将高强轻质耐久的纤维复合材料(FRP)与绿色混凝土及内部管组合成新型的绿色混凝土组合结构,充分地发挥三种绿色材料的性能优势,实现工程结构的高强、轻质、耐久与可持续性。正是由于这三种材料十分优越的性能,本文采用在CFRP缠绕管与内部管之间浇筑绿色混凝土形成双管柱这种新材料,新型组合结构柱进行低周反复试验以深入研究其抗震性能;此外,结合已有的研究以及填补当前的研究空白,本文第一次用不同编织类型的碳纤维增强复合材料CFRP做成不同的CFRP管(单向CFRP环向缠绕管,双向CFRP环向缠绕管,单向CFRP纵环向缠绕管以及CFRP与方通钢管或方通不锈钢管组成的复合管)为外管并结合不同内管(普通钢管,不锈钢管,铝管),内外管之间填充绿色混凝土形成的双管柱进行抗震性能研究。本文主要内容有以下几点:(1)对本次实验所用到的材料的一些基本力学性能进行测试,本文主要测定CFRP的极限抗拉强度和断裂应变、混凝土的抗压强度及所用不同管材的应力应变关系;(2)CFRP管-超轻质混凝土-钢双管柱的低周反复试验,本文采用超轻质混凝土,同时采用CFRP缠绕管作为外管,在选定不变的轴压比下,研究以上各参数对双管柱的滞回曲线、承载能力、延性系数、耗能能力以及刚度退化等特性的影响并得出重要结论。(3)CFRP管-海砂海水再生混凝土-钢双管柱的低周反复试验,本文采用海砂海水再生混凝土完全替代普通混凝土,同时采用CFRP缠绕管作为外管,在恒定轴压比下,研究以上各参数对双管柱的滞回曲线、承载能力、延性系数、耗能能力以及刚度退化等特性的影响并与CFRP管-超轻质混凝土-钢双管柱进行对比得出重要结论。
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