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碳纤维钢骨—钢管混凝土组合柱受力性能有限元分析

发布时间:2018-08-16 12:23
【摘要】:碳纤维钢骨-钢管混凝土柱作为一种新型的结构形式,本课题组已经对其轴压性能进行了有限元分析。本文利用有限元软件ABAQUS研究此新型柱的抗震性能,模拟此新型柱在受弯矩和剪力作用下的受力情况以及柱在受弯矩、剪力和轴力共同作用下的受力情况是为研究其在水平往复荷载作用下的抗震性能做准备。研究此类型柱的抗震性能,为其今后在实际工程中得应用提供理论依据。本文主要进行了以下工作: 模拟碳纤维钢骨-钢管混凝土柱在受弯矩和剪力作用下的受力情况,考虑钢管直径、碳纤维层数、内外混凝土强度和水平位移四种参数的变化,从荷载-位移曲线可以看出:改变任意一个参数时,试件的荷载—位移曲线形状大致一致,并且试件在弹性阶段的初始刚度几乎没有发生变化或者变化不明显。 模拟碳纤维钢骨-钢管混凝土柱在受弯矩、剪力和轴力共同作用下的受力情况,考虑轴压比、钢管直径、碳纤维层数、内外混凝土强度和水平位移五种参数的变化,从荷载-位移曲线可以看出:改变钢管直径、碳纤维层数、内外混凝土强度或水平位移时,试件在弹性阶段的初始刚度几乎没有发生变化或者变化不明显,而改变轴压比时,试件的抗弯刚度随轴压比的增大而有所减少。随着轴压比或者钢管直径的增大,试件的极限承载力下降;用碳纤维加固与不用碳纤维相比,试件的所能承受的最大荷载有了明显的提高。用碳纤维加固后,随着层数的增大,试件所能够承受的荷载越来越大,但增大幅度不大。 模拟碳纤维钢骨-钢管混凝土柱在水平往复荷载作用下的受力情况,考虑轴压比、钢管直径、碳纤维层数、内外混凝土强度和水平位移五种参数的变化,从滞回曲线和骨架曲线可以看出:五种因素对试件在加载初期的抗弯刚度没有影响或者影响不大;碳纤维钢骨—钢管混凝土柱的滞回曲线较饱满,滞回环呈梭型,没有明显的捏缩现象,说明此类型柱具有良好的抗震性能和耗能能力。
[Abstract]:As a new type of structure, CFRP-CFST column has been analyzed by finite element method. In this paper, the seismic behavior of the new column is studied by using the finite element software ABAQUS. The stress of the new column under the action of bending moment and shear force and the moment of the column are simulated. The combined shear and axial forces are used to prepare for the study of seismic behavior under horizontal reciprocating loads. The seismic behavior of this type of column is studied, which provides a theoretical basis for its application in practical engineering in the future. The main work of this paper is as follows: simulating the stress of CFRP steel reinforced concrete filled steel tube column under the action of bending moment and shear force, considering the diameter of steel tube, the number of carbon fiber layers, From the load-displacement curve, it can be seen that when any parameter is changed, the load-displacement curve of the specimen is approximately the same. And the initial stiffness of the specimen in the elastic stage has almost no change or change is not obvious. Under the combined action of bending moment, shear force and axial force, CFRP steel-reinforced concrete filled steel tubular columns are simulated. The changes of axial compression ratio, steel tube diameter, carbon fiber layer number, internal and external concrete strength and horizontal displacement are considered. From the load-displacement curve, it can be seen that when the diameter of steel tube, the number of carbon fiber layers, the strength of concrete inside and outside or the horizontal displacement are changed, the initial stiffness of the specimen in the elastic stage is almost unchanged or not obvious, but when the axial compression ratio is changed, The bending stiffness of the specimen decreases with the increase of axial compression ratio. With the increase of the axial compression ratio or the diameter of the steel tube, the ultimate bearing capacity of the specimen decreases, and the maximum load of the specimen strengthened with carbon fiber is obviously increased compared with that without carbon fiber. After strengthening with carbon fiber, with the increase of the number of layers, the load of the specimen can be more and more large, but the increase is not large. Under horizontal reciprocating load, the stress of CFRP steel reinforced concrete filled steel tubular column is simulated. The changes of axial compression ratio, steel tube diameter, carbon fiber layer number, internal and external concrete strength and horizontal displacement are considered. From the hysteretic curve and skeleton curve, it can be seen that five factors have no effect on the flexural stiffness of the specimen at the initial loading stage, and the hysteretic curve of CFRP steel-filled concrete-filled steel tubular column is full, and the hysteresis loop is of shuttle type. There is no obvious pinch phenomenon, which shows that this type of column has good seismic performance and energy dissipation ability.
【学位授予单位】:沈阳建筑大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TU398.9

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本文编号:2185973

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