论文摘要
利用海水、海砂等丰富的海洋资源拌制混凝土,可以有效减少淡水、河砂等自然资源的消耗,对于海洋工程,特别是岛礁开发建设具有重要意义,因而日益受到关注。然而,海水、海砂中含有大量盐分,会引起钢筋锈蚀,使得混凝土结构出现严重的耐久性问题,这是海水、海砂在混凝土应用的主要障碍。本文从材料层面出发,选择耐腐蚀性能优异的纤维增强复合材料（fiber reinforced plastic/polymer,简称FRP）与活性粉末混凝土（reactive powder concrete,简称RPC）,将两者结合起来,预制成耐久性能优异的RPC-FRP薄壁管（简称RPC管）,再将珊瑚礁骨料与海水、海砂拌制的混凝土浇筑在预制管中,形成RPC-FRP管海水海砂珊瑚礁骨料混凝土组合柱（seawater and sea sand-coral aggregates concrete filled RPC-FRP tube,简称SSCAs-RPCT）。在这一组合体系中,一方面,RPC管中的FRP螺旋箍筋对内部海水海砂珊瑚礁骨料混凝土（SWSSCAs）提供了有效侧向约束,组合柱具有高承载力与高延性;另一方面,RPC管具有一定的厚度、超高的抗压强度和良好的变形能力,能直接承受相当部分的轴向荷载,对承载力有显著贡献。施工时,RPC管可作浇筑内部混凝土的模板及上部结构的临时支撑体系,而内部拌制混凝土的主要材料均取自岛礁施工现场,避免了大宗原材料长距离运输所导致的建设成本过高的问题,施工简便,且结构耐久性能优异。为研究这一新型组合柱的轴压性能,论文对SSCAs-RPCT短柱开展了单轴抗压试验。设计并制作了22个SSCAs-RPCT组合柱试件和1个RPC空管,通过轴压试验探讨了FRP箍筋类型、箍筋间距和内部SWSSCAs强度对SSCAs-RPCT组合柱破坏模式、承载力及变形能力的影响。试验结果表明,在荷载达到峰值时,组合柱外部的RPC管出现大量密集的小裂纹,且箍筋间距越小裂纹越细越密集,但RPC管均保持完整,没有出现剥落现象;在相同的约束程度下,配置BFRP箍筋的组合柱的变形性能和承载力均要好于配置CFRP箍筋的组合柱;减小箍筋间距能显著提高组合柱的轴压性能和变形能力;内部SWSSCAs强度较低时,约束对组合柱承载力提升更为显著,但组合柱变形性能与SWSSCAs的强度相关性不明显。分析表明,已有具有代表性的箍筋约束或外包FRP约束的强度模型均不适用于SSCAs-RPCT组合柱,表明这一新型组合结构的强度机理与现有约束组合柱具有显著区别,其主要原因是RPC保护层的轴向承载力贡献不可忽略。基于试验数据与现有的强度模型,并引入RPC管峰值荷载下的强度折减系数,提出了SSCAsRPCT组合柱的承载力计算方法,模型的计算结果与试验数据较为吻合。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 王志鸿
导师: 单波
关键词: 海水海砂混凝土,珊瑚礁骨料,组合柱,约束效应
来源: 湖南大学
年度: 2019
分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑
专业: 海洋学,建筑科学与工程
单位: 湖南大学
基金: 国家自然科学基金面上项目“面向远洋岛礁工程的RFPC-FRFP预制管组合柱基本性能研究(5167080083)”
分类号: TU37;P75
DOI: 10.27135/d.cnki.ghudu.2019.004106
总页数: 93
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