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PVC-FRP管钢筋混凝土柱基本性能与计算方法 |
| 作者：于峰 |
| 书名：PVC-FRP管钢筋混凝土柱基本性能与计算方法 |
| 定价：￥
148 元 |
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| 开本： 小16K |
| 标准书号： 978-7-03-056146-6 |
| 字数(千)： 350 |
| 页数： 296 |
| 出版日期： 2020-4-13 |
| 发行号： TU-1638.0101 |
| 装帧： 平装 |
| 点击热度： 2353 |
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最新印刷日期： |
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 编辑推荐 |
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| 获奖情况 |
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| 图书介绍 |
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本书提出PVCFRP管混凝土结构体系，系统介绍PVCFRP管钢筋混凝土柱的轴压性能、偏压性能、抗震性能和耐久性能等方面的试验研究、理论分析与数值模拟，建立PVCFRP管钢筋混凝土柱的相关计算理论、方法和分析模型，旨在帮助读者具体地理解这种新型结构形式的发展、特点和可能形式。
本书可供高等院校土木工程及相关专业的本科生、研究生，以及从事相关领域学术研究的科研人员参考。
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| 前言 |
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21世纪的各类工程建设，从高层建筑到大跨结构，从现代桥梁到地下工程，不仅规模宏伟、投资力度巨大，而且关键技术越来越复杂。确保这些工程结构的先进性、安全性和耐久性，是结构工程工作者的基本使命和首要任务。当前大规模、全方位的各类大型工程建设为结构工程的研究与发展提供了良好的机遇，同时也提出了严峻的挑战。由于现代工程结构的大型化、复杂化和新颖化，传统的结构材料和结构体系已不能完全满足工程需要，因此，将高新技术材料应用于土木工程领域，探索多种结构材料的优化组合与新型结构体系创新是结构工程界的重要课题。
工程实践表明，纤维增强复合材料（fiber reinforced polymer，FRP）能够适应现代工程结构向大跨、高耸、重载、高强、轻质及耐受恶劣条件的发展需要，符合现代施工技术的工业化要求，因此被越来越广泛地应用于桥梁工程、民用建筑工程、海洋和近海工程、地下工程等结构中。
聚氯乙烯（polyvinyl chloride，PVC）管具有质轻、耐化学腐蚀性能（耐酸、耐碱）与抗环境腐蚀性能好、机械强度大、施工方便、使用寿命长、经济实用等优点，已在化工、海洋工程等领域得到广泛的应用。
为了发挥现代结构材料的优势，降低工程造价，充分利用PVC管、FRP和钢筋混凝土各自的优点，作者及其课题组成员提出PVCFRP管钢筋混凝土结构体系，它是将一定宽度FRP条带沿环向等间距缠绕在PVC管表面，形成PVCFRP管，并在管内配置钢筋，最后在其内浇注混凝土而形成的组合结构。本书主要对PVCFRP管钢筋混凝土的如下关键问题进行探索和研究。
第1章：根据组合结构创新与发展的历程，论述了PVCFRP管混凝土结构研究意义。重点分析FRP混凝土组合柱抗震性能的国内外研究现状、PVC管混凝土柱和PVCFRP管混凝土柱的国内外研究现状。
第2章：开展轴心受压PVCFRP管混凝土柱试验研究，分析了环箍间距、轴向配筋、长细比等因素对试件轴压性能的影响，提出了无筋PVCFRP管混凝土柱、配筋PVCFRP管混凝土柱及PVCFRP管混凝土中长柱的极限承载力和极限应变的计算公式，建立了无筋PVCFRP管混凝土柱和配筋PVCFRP管混凝土柱的应力应变模型。
第3章：开展偏心受压PVCFRP管混凝土柱试验研究，分析了环箍间距、偏心距等因素对试件偏压性能的影响，得出偏心受压构件破坏性质和破坏的极限状态，引入偏心距增大系数，提出了偏心受压PVCFRP管混凝土柱的承载力计算公式，推导了PVCFRP管混凝土柱轴压比限值的计算公式，建立了偏心受压构件的应力应变模型、弯矩曲率模型和荷载挠度模型。
第4章：开展低周往复荷载作用下PVCFRP管钢筋混凝土柱抗震性能试验研究，分析轴压比和碳纤维增强复合材料（carbon fiber reinforced polymer，CFRP）条带的环箍间距对试件抗震性能的影响，揭示PVCFRP管钢筋混凝土柱的破坏形态和破坏机理，提出低周往复荷载作用下PVCFRP管钢筋混凝土柱抗弯承载力计算公式，给出PVCFRP管钢筋混凝土柱抗震设计步骤，给出低周往复荷载作用下PVCFRP管钢筋混凝土柱加卸载规则，建立PVCFRP管钢筋混凝土柱恢复力模型。
第5章：开展低周反复荷载作用下PVCFRP管钢筋混凝土柱抗震抗剪性能的试验研究，分析轴压比、剪跨比及CFRP条带的环箍间距对试件抗震抗剪性能的影响，利用桁架拱模型对PVCFRP管钢筋混凝土柱的抗剪机理进行分析，建立PVCFRP管钢筋混凝土柱抗剪承载力计算模型，得到PVCFRP管钢筋混凝土柱荷载位移曲线和弯矩曲率曲线，提出PVCFRP管钢筋混凝土柱滞回规则，建立PVCFRP管钢筋混凝土柱恢复力模型。
第6章：开展PVCFRP管混凝土柱耐久性试验研究，通过CFRP和PVCFRP管混凝土柱在碱环境和氯离子环境中的耐久性试验，分析了碱环境和氯离子环境对CFRP材料和PVCFRP管混凝土柱力学性能的影响规律。
本书内容反映的研究工作先后得到国家自然科学基金面上项目（51878002、51590914、51578001、51008001、51608003）、国家重点研发计划（2016YFC0701304）、安徽省皖江学者特聘教授项目、安徽省教育厅重大科学研究项目（KJ2015ZD10）、安徽省重点研究与开发计划（1704a0802131）、安徽省高校优秀青年人才支持计划重点项目（gxyqZD2016072）、安徽省协同创新项目课题（GXXT2019005）、住房和城乡建设部科学技术计划项目（K4201222）、西部建筑科技国家重点实验室开放基金（10KF03）等的资助。对上述机构和单位，作者表示衷心的感谢。
参加相关项目研究工作的主要人员有王庆霖、王忠文、齐淑莲、吴川、尹吉明。在本书编写过程中，博士研究生方圆，硕士研究生黎德光、徐国士、程安春、王旭良、徐琳、郭生全、周浩、朱德丰、刘奇奇等协助本书作者完成了大量计算或试验工作，均对本书做出了重要的贡献。特别感谢恩师牛荻涛教授在作者从事PVCFRP管混凝土结构的研究过程中对作者的关注和支持，并与作者共同完成了本书的撰写工作，使作者终身受益。
目前PVCFRP管混凝土结构研究处于起步阶段，还有许多问题需要进一步完善。限作者水平，书中难免存在不妥之处，恳请读者批评指正。
于 峰
2019年9月
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| 图书目录 |
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第1章 绪论 1
1.1 研究背景和意义 1
1.2 研究现状 3
1.2.1 FRP布约束混凝土柱 3
1.2.2 FRP管约束混凝土柱 5
1.2.3 FRP钢管混凝土柱 6
1.2.4 PVC管混凝土柱 7
1.2.5 PVCFRP管混凝土柱 7
1.3 新型PVCFRP管混凝土柱 8
1.4 主要内容 8
第2章 轴心受压PVCFRP管混凝土柱的力学性能研究 11
2.1 轴心受压PVCFRP管混凝土柱的试验研究 11
2.1.1 试验介绍 11
2.1.2 试验结果分析 18
2.1.3 与其他约束混凝土柱的比较 29
2.2 轴心受压PVCFRP管混凝土柱的应力应变模型 35
2.2.1 PVCFRP管混凝土柱的极限承载力和轴向极限应变 35
2.2.2 PVCFRP管混凝土柱的应力应变模型 40
2.3 轴心受压PVCFRP管混凝土短柱的非线性有限元分析 48
2.3.1 非线性有限元分析模型 48
2.3.2 有限元模型试验验证 50
2.3.3 受力机理分析 52
2.3.4 参数分析 53
2.4 本章小结 55
第3章 偏心受压PVCFRP管混凝土柱的力学性能研究 57
3.1 偏心受压PVCFRP管混凝土柱的试验研究 57
3.1.1 试验概况 57
3.1.2 试验结果分析 58
3.1.3 影响因素分析 68
3.2 偏心受压PVCFRP管混凝土柱力学性能分析 74
3.2.1 偏心受压构件极限承载力分析 74
3.2.2 轴压比限值分析 80
3.2.3 偏心受压构件弯矩曲率模型 83
3.2.4 偏心受压构件荷载挠度模型 88
3.2.5 偏心受压构件荷载弯矩曲线 93
3.3 偏心受压PVCFRP管钢筋混凝土柱有限元分析 94
3.3.1 有限元分析模型 94
3.3.2 偏心受压构件模拟结果验证 95
3.3.3 工作机理分析 98
3.4 本章小结 100
第4章 PVCFRP管钢筋混凝土柱抗震性能研究 102
4.1 PVCFRP管钢筋混凝土柱抗震性能试验方案 102
4.1.1 试验材料力学性能 102
4.1.2 试件设计 104
4.1.3 试件制作 105
4.1.4 试验加载及量测方案 107
4.2 PVCFRP管钢筋混凝土柱抗震性能试验结果分析 111
4.2.1 试件破坏形态 112
4.2.2 滞回性能分析 118
4.2.3 刚度退化分析 122
4.2.4 耗能性能分析 124
4.2.5 骨架曲线 126
4.2.6 延性分析 128
4.2.7 水平承载力分析 131
4.2.8 应变分析 132
4.3 PVCFRP管钢筋混凝土柱承载力计算 138
4.3.1 PVCFRP管钢筋混凝土柱抗弯承载力计算公式 138
4.3.2 PVCFRP管钢筋混凝土柱抗震设计基本参数 142
4.4 PVCFRP管钢筋混凝土柱恢复力模型研究 147
4.4.1 基本假定 147
4.4.2 PVCFRP管钢筋混凝土柱N 曲线全过程分析 147
4.4.3 PVCFRP管钢筋混凝土柱恢复力模型 155
4.4.4 恢复力模型验证 158
4.5 PVCFRP管钢筋混凝土柱抗震性能非线性有限元分析 159
4.5.1 材料本构关系 160
4.5.2 PVCFRP管钢筋混凝土有限元模型 160
4.5.3 影响参数分析 165
4.5.4 受力机理分析 169
4.6 本章小结 171
第5章 PVCFRP管钢筋混凝土柱抗震抗剪性能研究 174
5.1 PVCFRP管钢筋混凝土柱抗震抗剪性能试验方案 174
5.1.1 试件设计 174
5.1.2 试件制作 177
5.1.3 试验材料力学性能 180
5.1.4 试验加载方案和量测方案 180
5.1.5 试验量测方案 182
5.2 PVCFRP管钢筋混凝土柱抗震抗剪性能试验结果分析 185
5.2.1 PVCFRP管钢筋混凝土柱破坏形态 185
5.2.2 滞回曲线分析 195
5.2.3 刚度退化分析 198
5.2.4 能量耗散分析 202
5.2.5 骨架曲线分析 207
5.2.6 延性分析 210
5.2.7 承载力分析 213
5.2.8 应变分析 215
5.3 PVCFRP管钢筋混凝土柱斜截面承载力理论分析 225
5.3.1 PVCFRP管钢筋混凝土柱材料本构关系 225
5.3.2 PVCFRP管钢筋混凝土柱抗剪机理 226
5.3.3 PVCFRP管钢筋混凝土柱抗剪承载力计算模型 230
5.3.4 PVCFRP管钢筋混凝土柱抗剪承载力简化设计公式 237
5.4 PVCFRP管钢筋混凝土柱恢复力模型研究 241
5.4.1 恢复力模型研究现状 241
5.4.2 PVCFRP管钢筋混凝土柱恢复力模型 242
5.5 PVCFRP管钢筋混凝土柱抗震抗剪性能有限元分析 260
5.5.1 材料本构关系 260
5.5.2 PVCFRP管钢筋混凝土有限元分析模型 261
5.5.3 有限元模型验证 263
5.5.4 受力机理分析 265
5.6 本章小结 268
第6章 PVCFRP管混凝土柱耐久性试验研究 270
6.1 CFRP耐久性试验研究 270
6.1.1 碱环境下CFRP耐久性试验 270
6.1.2 氯离子环境下CFRP耐久性试验 271
6.2 PVCFRP管混凝土柱耐久性试验 272
6.3 试验结果分析 272
6.3.1 试件破坏形态 272
6.3.2 氯离子环境下PVCFRP管混凝土柱试验结果分析 274
6.3.3 碱环境下PVCFRP管混凝土柱试验结果分析 278
6.4 本章小结 281
参考文献 282
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