钢-FRP-混凝土组合梁桥构件的受力性能与设计方法研究

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 FRP材料在工程中的主要应用分类简介

1．2．1 FRP材料在工程结构加固补强中的应用

1．2．2 FRP筋混凝土结构

1．2．3 FRP／FRP组合结构

1．2．4 FRP材料的其它用途

1．3 钢-FRP-混凝土组合粱桥及其主要受力特点

1．4 FRP／FRP组合结构在桥梁中的研究现状

1．4．1 国外研究现状

1．4．2 国内研究现状

1．5 FRP／FRP组合结构连接件的研究现状

1．5．1 FRP型材间的连接

1．5．2 FRP型材与混凝土问的抗剪连接

1．5．3 FRP及FRP组合结构与型钢间的连接

1．6 存在的主要问题

1．7 本文的主要研究内容

第二章 界面连接件的设计与试验研究

2．1 引言

2．2 界面连接件的设计

2．2．1 相邻FRP型材间连接件的设计

2．2．2 钢与FRP-混凝土组合板间连接件的设计

2．2．3 FRP与混凝土界面连接件的设计

2．3 界面连接件的推出试验研究

2．3．1 试验概况

2．3．2 试件简介

2．3．3 试件的制作及加载装置

2．4 试验材料

2．5 推出试验结果

2．5．1 PBL连接件

2．5．2 单L肋及L肋+栓钉连接件

2．5．3 栓钉连接件

2．6 破坏机理分析及抗剪承载力计算

2．6．1 PBL连接件

2．6．2 单L肋及L肋+栓钉连接件

2．6．3 栓钉连接件

2．6．4 试验结果与计算结果的比较

2．7 本章小结

第三章 GFRP-混凝土组合板的受弯性能研究

3．1 前言

3．2 试验研究

3．2．1 试件简介

3．2．2 加载装置及测点布置

3．3 试件制作

3．3．1 GFRP型材的制作

3．3．2 钢-FRP-混凝土组合梁的制作

3．4 试验结果

3．4．1 破坏形态

3．4．2 荷载-挠度曲线

3．4．3 支座反力

3．4．4 应变分布

3．5 连续板构件的受力分析

3．5．1 共轭梁法的基本原理

3．5．2 分析模型

3．5．3 组合板截面刚度计算

3．6 本章小结

第四章 局部荷载下GFRP-混凝土组合板的受力性能研究

4．1 引言

4．2 GFRP-混凝土组合板试验研究

4．2．1 试验概况

4．2．2 试验设备及测点布置

4．3 试验结果与分析

4．3．1 试验过程殛破坏形态

4．3．2 荷载-位移曲线

4．3．3 荷载-应变曲线

4．3．4 荷载-支座反力曲线

4．4 局部荷载下组合板承载力计算

4．4．1 GFRP-混凝土双向板在局部荷载作用下的破坏机理

4．4．2 塑性极限理论

4．4．3 单位板宽抗弯能力的计算

4．5 本章小结

第五章 简支钢-GFRP-混凝土组合梁的受弯性能研究

5．1 引言

5．2 试验概况

5．2．1 试验梁简介

5．2．2 试验装置及测点布置

5．3 试验结果

5．3．1 破坏形态

5．3．2 荷载-挠度关系

5．3．3 应变分布

5．3．4 钢梁与GFRP-混凝土组台板间的相对滑移

5．4 抗弯承载力计算方法

5．4．1 抗弯承载力计算

5．5 本章小结

第六章 双界面滑移效应对组合粱变形的影响分析

6．1 引言

6．2 分析模型

6．3 模型验证

6．3．1 相关参数的计算

6．3．2 界面滑移及剪力的计算分析

6．3．3 组合梁跨中挠度的计算分析

6．4 界面剪切刚度对跨中附加挠度的影响分析

6．4．1 界面连接方式及相应的抗剪剐度

6．4．2 计算结果分析

6．5 考虑界面滑移效应的组合粱抗弯刚度分析

6．6 本章小结

第七章 钢-FRP-混凝土组合构件的有限元分析

7．1 有限元模型的建立

7．1．1 单元的选择及材料的本构关系

7．1．2 建立模型

7．2 弯曲荷载作用下FRP-混凝土组合板的有限元分析

7．2．1 破坏形态

7．2．2 荷载-挠度曲线

7．2．3 截面应变分布

7．2．4 支座反力

7．2．5 负弯矩截面钢筋应变变化规律

7．3 局部荷载作用下FRP-混凝土组合板的有限元分析

7．3．1 破坏形态

7．3．2 荷载-挠度曲线

7．3．3 应变变化情况

7．3．4 支座反力

7．4 弯曲荷载作用下简支钢-FRP-混凝土组合梁的有限元分析

7．4．1 破坏形态

7．4．2 荷载-挠度曲线

7．4．3 应变变化情况

7．5 截面刚度的变化对组合构件受力性能的影响分析

7．5．1 负弯矩截面刚度的变化对FRP-混凝土组合板受力性能的影响分析

7．5．2 正弯矩截面刚度的变化对FRP-混凝土组合板受力性能的影响分析

7．5．3 截面刚度的变化对简支钢-FRP-混凝土组合梁受力性能的影响分析

7．6 本章小结

第八章 钢-FRP-混凝土组合构件的设计

8．1 引言

8．2 组合桥梁设计原则和—般规定

8．2．1 设计原则

8．2．2 所用材料及相关设计参数的确定

8．3 FRP-混凝土组合板的设计

8．3．1 组合板的截面设计

8．3．2 车轮荷载及其在组合板上的分布

8．3．3 组合板的有效宽度

8．3．4 组合板内力的计算

8．3．5 组合板的局部受力验算

8．3．6 组合板的抗剪验算

8．4 钢-FRP-混凝土组合梁的设计

8．4．1 组合梁的截面设计

8．4．2 板的有效宽度

8．4．3 主梁内力的计算

8．4．4 抗弯承载力验算

8．4．5 抗剪承载力验算

8．4．6 挠度的验算

8．5 界面连接件的设计

8．5．1 FRP-混凝土组合板界面连接件的设计

8．5．2 钢-FRP-混凝土组合梁界面连接件的设计

8．6 本章小结

第九章 结论与展望

9．1 主要结论

9．2 本文创新点

9．3 展望

参考文献

致谢

博士期间完成的科研成果及参与的科研项目