椭圆形FRP管混凝土和FRP-混凝土—钢双壁空心组合短柱轴压力学性能

发布时间：2020-08-01 19:08

【摘要】：近年来,FRP-混凝土-钢管双壁空心管柱得到了广泛的研究关注。这种新型组合结构由外FRP管、内部钢管以及二者之间填充的混凝土共同构成,抗震性能优越,抗腐蚀性能好。目前研究主要涉及圆形截面组合柱及方形截面组合柱,已有研究证明,圆形截面可作为方形截面试件的优化截面形式有效改善应力集中现象,但矩形截面的优化截面形式未有相关研究。因此,文本提出椭圆形FRP-混凝土-钢双壁空心管柱作为矩形截面组合柱的优化截面形式,并设计相关轴压试验,进行结果分析、理论研究,旨在深入理解这种新型混合柱的结构行为并给出简单的面向设计的应力-应变模型,以促进该形式组合柱在实际工程中的应用。具体工作如下:(1)共制作52个轴压试件,其中包括28个椭圆形FRP管混凝土实心柱、16个椭圆形FRP-混凝土-钢双壁空心管短柱以及8个椭圆形FRP管混凝土空心柱试件。(2)分析各个试样的破坏模式,以及长短轴之比、FRP种类、FRP厚度、以及空心率对试样承载力、延性以及约束混凝土极限应力、极限应变等力学性能的影响。研究表明:椭圆形截面曲率对FRP材料的性能发挥有较大的影响;对于非大断裂先纤维布(如GFRP/CFRP)约束椭圆形混凝土柱而言,截面比越大试件极限状态越差;而对于大应变纤维布约束椭圆形混凝土柱,截面比越大混凝土极限应变越大,但极限应力相近;对于椭圆形FRP-混凝土-钢双壁空心管柱而言,空心率对约束混凝土的极限应力无明显影响,且在本文空心率涉及范围内,空心率越大,试件极限应变越大。(3)基于试验数据和理论分析,本文提出了新的面向设计的椭圆形FRP管混凝土柱应力-应变关系模型、新的面向设计的圆形大断裂应变纤维管约束混凝土柱的应力-应变模型,以及新的面向设计的椭圆形FRP-混凝土-钢双壁空心组合短柱应力应变模型。并简单探讨了椭圆形大断裂应变纤维管混凝土柱的力学性能及模型因子的取值方式。对比结果表明,三个新模型均与各自数据库中的试件及本文试验结果吻合较好,为工程实际应用提供了快捷便利的计算方法。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU398.9

【参考文献】