新型中空夾層混凝土組合結(jié)構(gòu)短柱軸壓力學性能試驗研究和理論分析.pdf

1、組合結(jié)構(gòu)由于在受力過程中可充分發(fā)揮各組成材料力學性能，而被廣泛用于實際工程。其中，中空夾層鋼管混凝土組合是近些年來備受關(guān)注的一種鋼—混凝土組合結(jié)構(gòu)形式;其截面由兩個同心鋼管和鋼管夾層之間的混凝土組成。近些年，隨著不銹鋼和FRP等材料在土木工程領(lǐng)域的使用，特別是在一些對防腐要求較高的工業(yè)建筑和海洋結(jié)構(gòu)工程中的廣泛使用，出現(xiàn)了用不銹鋼管或FRP材料代替中空夾層鋼管混凝土結(jié)構(gòu)外層鋼管的新型中空夾層混凝土組合結(jié)構(gòu)。目前，已針對中空夾層鋼管混凝土

2、結(jié)構(gòu)開展了其在靜載、動載、耐久性、施工荷載等工況下力學性能的研究，但對新型中空夾層混凝土組合結(jié)構(gòu)的研究還處于起步階段。因此，本文以不銹鋼管-混凝土-鋼管組合短柱和FRP-混凝土-鋼管中空夾層組合短柱為研究對象，開展了其軸壓力學性能的研究。主要內(nèi)容包括:
　　(1)利用太原理工大學結(jié)構(gòu)實驗室500t壓力機進行18根新型中空夾層混凝土組合短柱的試驗研究，其中，包括9根不銹鋼管-混凝土-鋼管組合短柱和9根FRP-混凝土-鋼管組合短柱。試

3、驗過程中采用位移計測試件的軸向壓縮變形，采用應變片測得試件中部縱向應變和橫向應變，通過靜態(tài)應變儀和計算機讀取數(shù)據(jù)。在不銹鋼管-混凝土-鋼管組合短柱軸壓試驗中主要以截面空心率為變化參數(shù);在FRP-混凝土-鋼管組合短柱軸壓試驗中主要以外包FRP的層數(shù)為變化參數(shù)。試驗結(jié)果表明，不銹鋼管-混凝土-鋼管組合短柱的破壞始于不朽鋼管的局部屈曲，表現(xiàn)出良好的塑性變形能力;FRP-混凝土-鋼管組合短柱的破壞始于外包FRP的開裂，并在其達到極限承載力后迅速

4、喪失承載能力。
　　(2)利用ABAQUS計算軟件，建立了不銹鋼管-混凝土-鋼管組合短柱和FRP-混凝土-鋼管組合短柱在軸壓荷載作用下的有限元理論分析模型。在分析模型中定義了各組成材料的本構(gòu)和接觸算法等，并將有限元計算的結(jié)果和試驗結(jié)果對比，以驗證理論計算模型的正確性。
　　(3)利用驗證后的理論分析模型，依據(jù)正交試驗原理，開展了系統(tǒng)的參數(shù)分析，討論了各變化參數(shù)對新型中空夾層組合短柱軸壓力學性能的影響規(guī)律和敏感性。其中，不銹鋼