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(chǔ)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(diǎn)，此復(fù)合構(gòu)件具有強(qiáng)度高、延性好、自重輕和抗銹蝕等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)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(yīng)用上有著更廣闊的前景。不同受荷載形式的結(jié)構(gòu)力學(xué)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(dān)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(diǎn)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(chǔ)上本文分別以試驗(yàn)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(xué)性能進(jìn)行深入研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴進(jìn)行了6組CFRP鋼管約束混凝土短柱的B式軸壓試驗(yàn)

3、和2組A、B式軸壓對比試驗(yàn)，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(yīng)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(shí)，通過A、B式對比試驗(yàn)分析了B式加載方式的優(yōu)勢。⑵通過分析試驗(yàn)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(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，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(yīng)系數(shù)ξs和CFRP約束效應(yīng)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(shí)受鋼管和CFRP的雙重影響。⑶通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的線性歸回和多元?dú)w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