玻璃纤维管/筋混凝土组合结构的受力性能研究
玻璃纤维增强复合材料是一种低成本复合材料，具有轻质高强、绝缘性能优良、耐久耐腐、施工便捷、热膨胀系数接近混凝土等特点，在一些应用场合完全可以替代钢材，尤其在桥梁、水利、电力、近海、地下等结构工程中具有巨大的应用潜力。玻璃纤维管/筋混凝土组合结构是一种新型组合结构，它的基本形式是在内配玻璃纤维增强复合材料筋的玻璃纤维增强复合材料管内填充混凝土组成新的结构。一些研究表明，分别使用玻璃纤维增强复合材料管或筋的混凝土结构具有比普通混凝土结构更高的承载力和更大的刚度等优点，但目前将玻璃纤维增强复合材料同时作为管材和筋材的研究还比较少，需要继续开展结合实际应用的研究和推广。基于电力工程发展背景，提出新型的玻璃纤维管/筋混凝土组合结构,将玻璃纤维增强复合材料管和筋同时应用于混凝土输电杆结构。本文重点对这一组合结构在轴压、弯曲、偏压等典型工况下的承载性能进行了研究，考察构件与结构其他部件节点连结的问题，完成了工程应用所需的全面设计分析。 通过设计需要开展玻璃纤维增强复合材料管/筋混凝土组合结构构件在轴心受压、弯曲、偏心受压等荷载工况下的试验，得到了构件在荷载作用下的变形、破坏模式以及承载力等试验结果，总结了玻璃纤维筋配置数量和玻璃纤维管壁厚度、偏心距等参量对试件受力性能的影响规律，并结合现有两种组合结构规范中抗弯刚度的计算公式，得到了构件抗弯刚度的修正计算公式；基于构件破坏形态，明确了组合构件在轴压、弯曲、偏压工况荷载下的工作机理，得到了对应荷载作用下的极限承载力计算公式和极限承载力相关性曲线，建立了归一化的承载力相关曲线及其基本方程，提供了偏压极限承载力的简化设计公式。 通过钢材横担插入玻璃纤维增强复合材料管混凝土构件的节点试验，分析了管截面尺寸和横担钢梁尺寸对构件强度和刚度的影响，明确了构件的破坏形态及其主要控制因素；分析了管壁的应变和不同尺寸横担的角部和中部应变，验证了两种预测横担位移计算方法的适用性，确认了玻璃纤维增强复合材料管与横担节点连结的可行性。 这些研究工作结合玻璃纤维增强复合材料混凝土组合结构输电杆的设计进行，目标是提供应用中典型荷载工况下的结构性能的计算公式和参数，并结合已有的设计规范完成了实际结构的实验室验证。研究中特别关注结构应用中的节点和连接部位的性能和强度以及典型破坏模式，以保证结构功能的完善和安全。在全面总结这些研究结果的基础上，提出了一些实用设计参数和方法，为未来实际应用结构的设计提供了业已验证方法、步骤和参数。
组合结构;玻璃纤维增强复合材料;混凝土;承载力
宁波大学
博士
工程力学
董新龙
2020
中文
TU398.9
2021-11-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）