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CFRP—混凝土—钢管组合柱低速侧向撞击性能的研究

发布时间:2018-12-17 06:29
【摘要】:FRP-混凝土-钢管组合柱(FRP-concrete-steel double skin tubular columns)是在中空夹层钢管混凝土柱和FRP约束混凝土柱的基础上提出的一种新型组合结构。这种构件既具有传统中空夹层钢管混凝土柱自重轻、抗压承载力高、抗弯刚度大以及良好的塑形、韧性等特性,也具有FRP的耐腐蚀、抗疲劳以及施工方便等优良性能,因此常被用作桥墩柱和海洋开发平台支架柱。而在结构服役期间不可避免的会遭受偶然荷载的撞击,经常会导致其局部损伤乃至整体破坏。因此,本文对CFRP-混凝土-钢管组合柱低速侧向撞击后的力学性能进行了试验研究和理论分析。主要开展了如下工作:(1)在太原理工大学的DHR9401型落锤试验机上对两端固支的CFRP-混凝土-钢管组合柱进行了侧向撞击试验,通过改变落锤高度和CFRP层数对试件进行区分,试验中主要记录了撞击力、跨中挠度以及关键点应变随时间变化的数据,并于试验后拍摄下试件整体和局部的残余变形。(2)在充分考虑内钢管和混凝土材料应变率效应和接触类型的基础上,利用有限元软件ABAQUS建立了两端固支的CFRP-混凝土-钢管组合柱在侧向撞击荷载下的有限元模型。接着利用有限元软件的仿真计算结果与试验结果进行对比,从而验证模型精度。(3)基于验证后的有限元模型,对试件典型算例在侧向撞击荷载作用下的动力响应全过程进行分析。利用正交试验法建立起不同参数下的两端固支的CFRP-混凝土-钢管组合柱的分析模型,采用极差法对试验结果进行分析,从而确定影响试件撞击力峰值、撞击力平台值以及跨中残余挠度的各个参数权重,并进一步对主要影响参数进行深入研究。
[Abstract]:FRP- concrete filled steel tube composite column (FRP-concrete-steel double skin tubular columns) is a new type of composite structure proposed on the basis of hollow sandwich concrete filled steel tube column and FRP confined concrete column. This kind of member not only has the characteristics of light weight, high compressive capacity, high flexural stiffness, good shape and toughness, but also has the excellent properties of FRP, such as corrosion resistance, fatigue resistance and easy construction, etc, such as the traditional hollow sandwich concrete filled steel tube columns have light weight, high compressive capacity, large bending stiffness, good shape and toughness, etc. As a result, it is often used as piers and supports for offshore development platforms. However, during the service of the structure, it is inevitable to be hit by accidental loads, which often leads to local damage and even overall damage. Therefore, the mechanical properties of CFRP- concrete-steel pipe composite columns after low speed lateral impact are studied experimentally and theoretically. The main works are as follows: (1) the lateral impact test of CFRP- concrete-steel pipe composite columns with fixed ends is carried out on the DHR9401 type drop weight testing machine of Taiyuan University of Technology. The specimens are distinguished by changing the drop weight height and the number of CFRP layers. The data of impact force, midspan deflection and strain at key point over time were recorded in the experiment. After the test, the whole and local residual deformation of the specimen was photographed. (2) on the basis of fully considering the strain rate effect and contact type of inner steel tube and concrete material, The finite element model of CFRP- concrete-steel pipe composite columns with fixed ends under lateral impact load is established by using finite element software ABAQUS. Then the simulation results of the finite element software and the experimental results are compared to verify the accuracy of the model. (3) based on the verified finite element model, The whole process of dynamic response of a typical example under lateral impact load is analyzed. The analytical model of CFRP- concrete-steel pipe composite columns with fixed ends under different parameters is established by using orthogonal test method. The test results are analyzed by the range method, and the peak value of the impact force on the specimens is determined. The weight of each parameter of the impact force platform and the residual deflection in the span is studied, and the main influence parameters are further studied.
【学位授予单位】:太原理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TU398.9

【参考文献】

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本文编号:2383810

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