CFRP-钢复合管约束型钢高强混凝土短柱的偏压力学性能研究
发布时间：2022-12-06 06:26
本文将传统的钢管混凝土结构与CFRP材料相结合,以CFRP-钢复合管约束型钢高强混凝土短柱为研究对象,对14根圆CFRP-钢复合管柱和6根方CFRP-钢复合管柱进行了偏压力学性能试验研究和有限元分析,其中在偏压试验中探讨了外钢管径厚比和强度,内部型钢种类,外钢管是否割环以及纤维布层数等参数对试件力学性能的影响,包括破坏形态,荷载-跨中挠度曲线以及荷载-应变曲线。随后本文利用ABAQUS软件对试验柱的偏压力学性能进行了有限元数值模拟与参数分析,并在此基础上,提出了适用于约束型CFRP-钢复合管型钢高强混凝土短柱的偏压承载力实用设计方法。具体研究内容如下:（1）以截面形状,CFRP层数,钢管强度与径厚比,型钢形式,加载模式为主要参数,对14根圆CFRP-钢复合管柱和6根方CFRP-钢复合管柱在偏心荷载下展开了系统的试验研究,试验结果表明,外钢管是否割环将对试验柱的破坏模式具有重要影响,割环试件的核心混凝土受压侧在试件1/4高度处发生大面积压溃,受拉侧出现明显拉伸裂缝,属于典型的弯曲破坏,而不割环试件的钢管中部易出现局部屈曲现象从而减弱其对核心混凝土的约束作用,但钢管鼓曲将随着CFRP的出现...
【文章页数】：108 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 钢管约束混凝土柱
1.2.2 型钢混凝土
1.2.3 钢管约束型钢混凝土
1.2.4 FRP加固混凝土结构
1.2.5 FRP混凝土柱
1.2.6 FRP-钢复合管约束混凝土柱
1.3 本文主要研究内容
2 CFRP-钢复合管约束型钢高强混凝土偏压柱的试验研究
2.1 引言
2.2 试验方案
2.2.1 试件设计与制作
2.2.2 材料力学性能
2.2.3 加载及测量装置
2.3 破坏模式分析
2.3.1 CT偏压试件破坏模式分析
2.3.2 CL偏压试件破坏模式分析
2.3.3 ST偏压试件破坏模式分析
2.3.4 SL偏压试件破坏模式分析
2.4 N-u关系曲线
2.4.1 圆钢管偏压试件N-u关系曲线分析
2.4.2 方钢管偏压试件N-u关系曲线分析
2.4.3 承载力分析
2.4.4 延性分析
2.5 N-ε_v(ε_h)关系曲线
2.6 N-σ关系曲线
2.6.1 分析方法的建立
2.6.2 试件N-σ关系曲线
2.7 本章小结
3 碳纤维约束型钢-钢管混凝土偏压柱数值计算分析
3.1 引言
3.2 有限元模型的建立
3.2.1 材料本构模型的选取
3.2.2 单元类型及界面接触定义
3.2.3 荷载约束条件及网格划分
3.3 有限元模型的验证
3.4 应力分析
3.4.1 钢管应力分析
3.4.2 混凝土应力分析
3.4.3 CFRP应力分析
3.4.4 型钢应力分析
3.5 本章小结
4 圆CFRP-钢复合管型钢混凝土短柱偏压承载力实用设计方法
4.1 引言
4.2 既有设计模型
4.2.1 不同偏心距下的参数分析
4.2.2 既有模型的缺陷与修正思路
4.3 修正的实用设计方法
4.3.1 新模型的提出
4.3.2 模型主要参数的确定
4.3.3 轴压极限承载力N_0 的确定
4.4 模型验证
4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]剪跨比对型钢超高强混凝土柱和钢筋混凝土梁组成框架的抗震性能影响[J]. 贾金青,郭子雄,包联进,周虹,刘波,王存贵. 建筑结构. 2017(01)
[2]钢管约束混凝土的研究应用与发展[J]. 冯兆琦,余志伟,段方正. 山西建筑. 2015(36)
[3]大径厚比圆钢管约束型钢混凝土短柱轴压性能研究[J]. 周绪红,王宣鼎,甘丹,刘界鹏. 建筑结构学报. 2015(S1)
[4]型钢混凝土结构在国内外的研究和应用[J]. 韩晓玲. 中国建材科技. 2015(01)
[5]钢管-混凝土组合柱在我国的研究进展与展望[J]. 王吉忠,刘连鹏,叶浩. 水利与建筑工程学报. 2014(04)
[6]非均匀火灾作用下方钢管混凝土柱受力机理研究[J]. 吕学涛,杨华,张素梅. 建筑结构学报. 2013(03)
[7]钢管约束再生混凝土的受力机理及强度计算[J]. 陈宗平,柯晓军,薛建阳,苏益声. 土木工程学报. 2013(02)
[8]GFRP管约束再生混凝土柱抗震性能与损伤评价[J]. 肖建庄,黄一杰. 土木工程学报. 2012(11)
[9]FRP-圆钢管混凝土柱受剪性能试验研究[J]. 李杉,卢亦焱,李娜,黄银燊,李晓瑾. 建筑结构学报. 2012(11)
[10]FRP—钢复合管混凝土桥墩设计与应用研究[J]. 翟存林,魏洋,李国芬,曹兴. 公路. 2012(01)
博士论文
[1]钢管约束混凝土短柱的静力性能和抗震性能研究[D]. 甘丹.兰州大学 2012
[2]低周反复荷载下型钢高强混凝土柱受力性能研究[D]. 李俊华.西安建筑科技大学 2005
[3]钢骨—钢管高强混凝土组合柱力学性能的研究[D]. 赵大洲.大连理工大学 2003
硕士论文
[1]CFRP-钢复合管约束型钢高强混凝土轴压短柱力学性能[D]. 成璐.大连理工大学 2018
[2]圆钢管约束型钢高强混凝土短柱受压力学性能研究[D]. 王昕培.大连理工大学 2018
[3]FRP-钢复合管约束混凝土方柱抗震性能研究[D]. 金茂鑫.大连理工大学 2016
[4]钢管约束型钢超高强混凝土短柱轴压受力性能研究[D]. 孙墨林.大连理工大学 2016
[5]圆钢管约束型钢超高强混凝土短柱轴压受力性能研究[D]. 刘连鹏.大连理工大学 2015
[6]圆CFRP-钢复合管约束混凝土短柱轴压静力性能试验研究[D]. 苗亚军.哈尔滨工业大学 2015
[7]FRP-钢复合管约束混凝土短柱轴压力学性能[D]. 冉江华.大连理工大学 2014
[8]GFRP-钢管混凝土构件抗震性能研究[D]. 朱春阳.大连海事大学 2011
[9]二次受力FRP约束混凝土圆柱轴压性能分析[D]. 邓立邦.哈尔滨工程大学 2009
[10]型钢混凝土柱轴压比限值研究[D]. 赵玉慧.西安建筑科技大学 2008
本文编号：3711250
【文章页数】：108 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 钢管约束混凝土柱
1.2.2 型钢混凝土
1.2.3 钢管约束型钢混凝土
1.2.4 FRP加固混凝土结构
1.2.5 FRP混凝土柱
1.2.6 FRP-钢复合管约束混凝土柱
1.3 本文主要研究内容
2 CFRP-钢复合管约束型钢高强混凝土偏压柱的试验研究
2.1 引言
2.2 试验方案
2.2.1 试件设计与制作
2.2.2 材料力学性能
2.2.3 加载及测量装置
2.3 破坏模式分析
2.3.1 CT偏压试件破坏模式分析
2.3.2 CL偏压试件破坏模式分析
2.3.3 ST偏压试件破坏模式分析
2.3.4 SL偏压试件破坏模式分析
2.4 N-u关系曲线
2.4.1 圆钢管偏压试件N-u关系曲线分析
2.4.2 方钢管偏压试件N-u关系曲线分析
2.4.3 承载力分析
2.4.4 延性分析
2.5 N-ε_v(ε_h)关系曲线
2.6 N-σ关系曲线
2.6.1 分析方法的建立
2.6.2 试件N-σ关系曲线
2.7 本章小结
3 碳纤维约束型钢-钢管混凝土偏压柱数值计算分析
3.1 引言
3.2 有限元模型的建立
3.2.1 材料本构模型的选取
3.2.2 单元类型及界面接触定义
3.2.3 荷载约束条件及网格划分
3.3 有限元模型的验证
3.4 应力分析
3.4.1 钢管应力分析
3.4.2 混凝土应力分析
3.4.3 CFRP应力分析
3.4.4 型钢应力分析
3.5 本章小结
4 圆CFRP-钢复合管型钢混凝土短柱偏压承载力实用设计方法
4.1 引言
4.2 既有设计模型
4.2.1 不同偏心距下的参数分析
4.2.2 既有模型的缺陷与修正思路
4.3 修正的实用设计方法
4.3.1 新模型的提出
4.3.2 模型主要参数的确定
4.3.3 轴压极限承载力N_0 的确定
4.4 模型验证
4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]剪跨比对型钢超高强混凝土柱和钢筋混凝土梁组成框架的抗震性能影响[J]. 贾金青,郭子雄,包联进,周虹,刘波,王存贵. 建筑结构. 2017(01)
[2]钢管约束混凝土的研究应用与发展[J]. 冯兆琦,余志伟,段方正. 山西建筑. 2015(36)
[3]大径厚比圆钢管约束型钢混凝土短柱轴压性能研究[J]. 周绪红,王宣鼎,甘丹,刘界鹏. 建筑结构学报. 2015(S1)
[4]型钢混凝土结构在国内外的研究和应用[J]. 韩晓玲. 中国建材科技. 2015(01)
[5]钢管-混凝土组合柱在我国的研究进展与展望[J]. 王吉忠,刘连鹏,叶浩. 水利与建筑工程学报. 2014(04)
[6]非均匀火灾作用下方钢管混凝土柱受力机理研究[J]. 吕学涛,杨华,张素梅. 建筑结构学报. 2013(03)
[7]钢管约束再生混凝土的受力机理及强度计算[J]. 陈宗平,柯晓军,薛建阳,苏益声. 土木工程学报. 2013(02)
[8]GFRP管约束再生混凝土柱抗震性能与损伤评价[J]. 肖建庄,黄一杰. 土木工程学报. 2012(11)
[9]FRP-圆钢管混凝土柱受剪性能试验研究[J]. 李杉,卢亦焱,李娜,黄银燊,李晓瑾. 建筑结构学报. 2012(11)
[10]FRP—钢复合管混凝土桥墩设计与应用研究[J]. 翟存林,魏洋,李国芬,曹兴. 公路. 2012(01)
博士论文
[1]钢管约束混凝土短柱的静力性能和抗震性能研究[D]. 甘丹.兰州大学 2012
[2]低周反复荷载下型钢高强混凝土柱受力性能研究[D]. 李俊华.西安建筑科技大学 2005
[3]钢骨—钢管高强混凝土组合柱力学性能的研究[D]. 赵大洲.大连理工大学 2003
硕士论文
[1]CFRP-钢复合管约束型钢高强混凝土轴压短柱力学性能[D]. 成璐.大连理工大学 2018
[2]圆钢管约束型钢高强混凝土短柱受压力学性能研究[D]. 王昕培.大连理工大学 2018
[3]FRP-钢复合管约束混凝土方柱抗震性能研究[D]. 金茂鑫.大连理工大学 2016
[4]钢管约束型钢超高强混凝土短柱轴压受力性能研究[D]. 孙墨林.大连理工大学 2016
[5]圆钢管约束型钢超高强混凝土短柱轴压受力性能研究[D]. 刘连鹏.大连理工大学 2015
[6]圆CFRP-钢复合管约束混凝土短柱轴压静力性能试验研究[D]. 苗亚军.哈尔滨工业大学 2015
[7]FRP-钢复合管约束混凝土短柱轴压力学性能[D]. 冉江华.大连理工大学 2014
[8]GFRP-钢管混凝土构件抗震性能研究[D]. 朱春阳.大连海事大学 2011
[9]二次受力FRP约束混凝土圆柱轴压性能分析[D]. 邓立邦.哈尔滨工程大学 2009
[10]型钢混凝土柱轴压比限值研究[D]. 赵玉慧.西安建筑科技大学 2008
本文编号：3711250
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