FRP管约束钢骨混凝土中长柱偏压力学性能研究

发布时间：2019-08-12 14:51

【摘要】：FRP管约束钢骨混凝土组合柱是由FRP (Fiber Reinforced Polymer)管、钢骨、核心混凝土三个部分构成的,各个部分之间的协同工作特性使该组合柱表现出良好的力学性能,即：混凝土在FRP管的环向约束作用下处于三向受力状态,强度得到提高,塑性和韧性得到改善；内置的钢骨不仅可以提高组合柱的承载能力,而且可以增大组合柱的延性、提高组合柱抗震能力；同时,混凝土的存在可以避免或延缓FRP管过早地发生局部破坏,保证材料性能得到充分发挥。基于此,本文采用试验研究、理论分析和数值模拟的方法对FRP管约束钢骨混凝土中长柱偏心受压力学性能进行了研究,主要工作如下：以长细比、偏心距、混凝土强度等为主要参数,进行了7根FRP管约束钢骨混凝土中长柱单向偏压试验。试验研究结果表明：FRP管约束钢骨混凝土中长柱在偏压荷载作用下,变形现象明显,破坏时有明显征兆,极限荷载以后承载力缓慢下降,表现出较好的延性性能；长细比、偏心距和混凝土强度对构件的极限承载力和刚度影响较大,FRP管对混凝土的约束效果随着长细比和偏心距的增大、混凝土强度等级的提高而降低；构件实测的侧向挠度曲线上下部分沿1/2柱高方向基本对称,接近正弦半波曲线。利用有限元分析软件ABAQUS建立了FRP管约束钢骨混凝土中长柱偏压有限元模型,对构件受力全过程进行了模拟,通过与试验结果对比,验证了有限元模型建立的正确性。有限元分析结果显示：FRP管、钢骨、核心混凝土之间协同工作性能良好,FRP管在弹性阶段末期才开始发挥约束作用,钢骨的力学性能得到有效发挥。利用有限元分析软件ABAQUS,对FRP管约束钢骨混凝土中长柱轴压力学性能进行了研究。考虑长细比对FRP管约束钢骨混凝土中长柱轴压极限承载力的影响,对有限元分析计算结果进行数据回归,得到长细比折减系数φl。在试验结果与有限元分析的基础上,给出了FRP管约束钢骨混凝土中长柱在单向偏压受力状态下的极限承载力计算方法,并将计算结果与本文试验结果进行对比,显示计算结果与试验结果两者吻合较好,有关公式可为工程实践提供参考。
【图文】：

钢骨,FRP管,约束混凝土

能；预制FRP管约束混凝土可在暴露或其他于混凝土与FRP的线膨胀系数接近,它们受热，因而FRP管约束混凝土能够承受剧烈的RP材料质量较轻、强度较高，而且其弹性RP管约束混凝土可以明显降低建筑物自重，及基础建筑结构；在高频电磁场中，FRP材料不会像钢材那样生的混凝土开裂；；因FRP材料为有机材料而非金属材料，线弹、脆性材料，FRP管混凝土结构实际应力弱。为了解决这个问题并尽可能利用FR提出了 FRP管约束钢骨混凝土结构，它是混凝土形成的组合结构（如图1.1所示)。

截面图,截面图,试件,FRP管

距为主要变化参数，FRP管厚度均为5mm，，内径为190mm，钢骨全部为10#工字钢，构件横截面含钢率为4.56%，截面示意图见图2.2所示。试件设计长度为1000mm、1200mm、1600mm，设计偏心距为20mm、40mm、80mm>混凝土强度等级为C30、C50,试件长细比为20、24、32，试件的具体参数见表2.3。
【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

【参考文献】