CFRP鋼管約束混凝土柱軸壓承載力研究.pdf

1、CFRP鋼管混凝土結(jié)構(gòu)衍生于鋼管混凝土的結(jié)構(gòu)，指用碳纖維布纏繞黏貼于鋼管混凝土外側(cè)，形成以核心混凝土、鋼管和CFRP為基礎材料的組合結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)鋼管混凝土相比，由于CFRP的約束作用使結(jié)構(gòu)具有更高的承載能力。綜合鋼管混凝土和CFRP的優(yōu)點，此復合構(gòu)件具有強度高、延性好、自重輕和抗銹蝕等優(yōu)點。同時CFRP鋼管約束混凝土良好的施工性能注定其在未來的工程應用上有著更廣闊的前景。不同受荷載形式的結(jié)構(gòu)力學影響差別巨大，就CFRP鋼管混凝土柱體結(jié)構(gòu)

2、而言荷載多為兩種形式，即（A式）軸壓力由鋼管和核心混凝土共同承擔或（B式）僅作用于核心混凝土，關(guān)于前者的研究較多，本文重點討論軸壓荷載僅作用于核心混凝土（B式）的情況，因CFRP和鋼管僅起到約束作用稱之為“CFRP鋼管約束混凝土”。在現(xiàn)有研究工作基礎上本文分別以試驗測試、理論分析和有限元數(shù)值模擬方法對CFRP鋼管約束混凝土短柱的軸壓力學性能進行深入研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴進行了6組CFRP鋼管約束混凝土短柱的B式軸壓試驗

3、和2組A、B式軸壓對比試驗，每組3根試件，纏繞CFRP的層數(shù)分別為0、1、2層。觀察24根試件并分析其破壞模態(tài)的異同，由短柱的材料參數(shù)、應變分析和荷載-軸向位移曲線分析了構(gòu)件的破壞過程，研究了3種材料對軸向承載力提高系數(shù)和延性系數(shù)的影響。同時，通過A、B式對比試驗分析了B式加載方式的優(yōu)勢。⑵通過分析試驗現(xiàn)象和破壞形態(tài)可知CFRP改善了核心混凝土中內(nèi)力分布過程中的不穩(wěn)定性，提高了試件的抗壓能力和整體剛度。通過柱狀圖分析混凝土、鋼管厚度和C

4、FRP厚度對試件極限承載力的影響。以試驗數(shù)據(jù)為基礎，分別繪制CFRP鋼管約束混凝土短柱在B式軸壓加載方式下的承載力提高系數(shù)SI與徑厚比D/t，鋼管約束效應系數(shù)ξs和CFRP約束效應系數(shù)ξf的關(guān)系曲線和延性系數(shù)DI與ξs和ξf的關(guān)系曲線。分析曲線結(jié)果表明該結(jié)構(gòu)承載力的提高主要取決于ξf，而構(gòu)件的延性同時受鋼管和CFRP的雙重影響。⑶通過對實驗數(shù)據(jù)的線性歸回和多元歸回，得到構(gòu)件承載力提高系數(shù)與套箍系數(shù)的關(guān)系模型，并通過模擬得出CFRP鋼管約