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论文通过6组FS约束混凝土柱的轴压试验,研究了FS约束混凝土柱的轴压性能。研究表明,用FS缠绕混凝土柱可以有效地提高其强度和变形能力;增加体积配纤率、降低截面长宽比、增加初始轴压比或选用高拉伸模量的FS,均有利于强度的提高;增加体积配纤率、降低截面长宽比、降低初始轴压比或采用复合缠绕的方式,均有利于变形能力的提高。
论文第二部分工作是提出了FS约束混凝土的三维非线性有限元分析模型,编制了程序FS-RC,研究了FS约束混凝土的截面应力分布,提出了截面有效约束区的概念以及有效约束区的简化划分方法。计算表明,为了达到较好的约束效果,应增加体积配纤率、选用高拉伸模量的FS、增大倒角半径或降低截面长宽比。
论文第三部分工作是提出了用FS约束应力水平来衡量FS的约束效果,这个参数综合了截面形状、倒角半径、体积配纤率以及FS的材性对约束效果的影响。进一步提出了矩形截面FS约束混凝土的应力-应变全曲线方程、轴心抗压强度和极限应变的计算公式。理论公式与试验吻合较好。
论文第四部分工作是通过2组碳纤维片材(CFS)约束钢筋混凝土柱的抗震性能试验,研究CFS约束钢筋混凝土柱的抗震性能。研究表明,用CFS缠绕混凝土柱,可以避免混凝土严重破坏,改善混凝土柱的抗震性能。对轴压比高的柱采取增加体积配纤率的措施来改善抗震性能的效果较好。
论文第五部分工作是分别建立了CFS约束混凝土柱的截面弯矩-曲率关系和水平荷载-位移关系的非线性分析模型,编制了程序FS-MF和FS-PD,对轴压比在0.15~0.85之间、FS约束应力水平在0~0.014之间的CFS约束混凝土柱的抗震性能进行了研究。计算表明,缠绕CFS对大偏压柱受弯承载力的提高不明显;对小偏压柱受弯承载力的提高有一定的效果;对大小偏压界限点附近的柱的变形能力的改善最明显;FS约束应力水平越高,延性的改善效果越明显。