碳纤维钢骨—钢管混凝土柱抗震性能试验与有限元分析

发布时间：2019-05-24 19:21

【摘要】：本文主要研究碳纤维钢骨-钢管混凝土柱在低周往复荷载作用下的力学性能,为实际工程应用提供参考。碳纤维钢骨-钢管混凝土柱作为一种新型结构,课题组已进行了6个钢骨-钢管混凝土组合短柱的轴压、偏压试验研究以及5个钢骨-钢管混凝土组合柱在低周反复荷载作用下的抗震性能试验研究。本文是在原研究的基础上进行的结构抗震性能研究,制作了3根碳纤维钢骨-钢管混凝土柱并对其进行拟静力试验,分析不同轴压比下构件的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、延性系数等力学性能。同时采用ABAQU对碳纤维钢骨-钢管混凝土柱的滞回性能进行了数值分析及试验验证。得出无论轴压比如何变化,滞回曲线均具有较好的稳定性,曲线都呈饱满的梭形或弓形,没有明显的捏缩现象出现,表明构件的塑性变形能力较强；随着轴压比增大,骨架曲线出现较明显的下降段且构件的极限承载力降低,极值点对应的位移变小；极限荷载、极限位移及延性系数皆随轴压比的增大而减小。模拟结果与试验结果吻合较好。笔者还利用有限元软件ABAQUS,考虑了碳纤维层数、钢管直径、混凝土强度、轴压比几种因素的影响,对碳纤维钢骨-钢管混凝土组合柱在水平反复荷载作用下的受力情况进行了模拟。通过曲线和应力云图的分析,得出以下结论：在水平往复荷载作用下,碳纤维钢骨—钢管混凝土柱的荷载-位移滞回曲线较饱满,滞回环呈梭型,没有明显的捏缩现象。通过改变碳纤维层数、钢管直径、混凝土强度和轴压比四种因素中的任意一个时,试件的荷载-位移滞回曲线形状大致一致。随着碳纤维层数的增多,试件所能承受的最大荷载增大,整体刚度提高；随着钢管直径的增大,试件所能承受的最大荷载增大；随着混凝土强度等级的提高,试件承载力提高；在大轴压比范围内,轴压比的减小有利于试件承载力的提高。故碳纤维钢骨-钢管混凝土柱延性好,具有良好的抗震性能,可应用于实际工程中。
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【学位授予单位】：沈阳建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU398.9

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