【摘要】：近年來,FRP復(fù)合材料被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的加固及新建結(jié)構(gòu)中。與傳統(tǒng)的建筑材料相比較,FRP復(fù)合材料有明顯的優(yōu)點,包括高比強度及優(yōu)良的耐腐蝕性能。鋼管約束型鋼混凝土柱是將鋼管外包于型鋼混凝土柱,鋼管主要起約束核心混凝土的作用,并不直接承擔(dān)軸向荷載。本文針對鋼管約束型鋼混凝土結(jié)構(gòu)(特別是橋墩柱)在海洋等特殊環(huán)境中的耐久性需求,將FRP復(fù)合材料與鋼管約束型鋼混凝土結(jié)構(gòu)相結(jié)合;同時為了打破以往研究對混凝土強度的局限性,采用C80高強混凝土,形成FRP-鋼復(fù)合管約束型鋼高強混凝土短柱,采用試驗研究、理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的方式,對其軸壓短柱的力學(xué)性能進行了深入分析,具體工作如下:(1)以截面形式,外包碳纖維層數(shù),加載模式為主要參數(shù),分別進行了7個圓形截面和7個方形截面CFRP-鋼復(fù)合管約束型鋼混凝土短柱的軸壓試驗。通過分析試件的破壞模式、承載力、延性等,得到了試件的宏觀變形情況、荷載-縱向位移關(guān)系曲線,深入剖析了各參數(shù)對試件承載力及延性的影響,探究了CFRP布在不同截面形式和加載模式下發(fā)揮的約束效果。試驗及分析結(jié)果表明,圓形截面和方形截面CFRP-鋼復(fù)合管約束型鋼高強混凝土短柱在軸壓作用下均發(fā)生剪切破壞。(2)根據(jù)試驗中測得的試件外表面(鋼管/CFRP布)的橫向應(yīng)變和縱向應(yīng)變,采用數(shù)值分析的方法得到了試件的變形能力-縱向位移關(guān)系曲線,進行了復(fù)雜受力狀態(tài)下鋼管的應(yīng)力全過程分析,鋼管、CFRP和混凝土之間的約束應(yīng)力分析,以及核心混凝土的應(yīng)力分析。通過對CFRP-鋼復(fù)合管約束型鋼高強混凝土短柱各部分受力性能的對比分析,對鋼管、型鋼、CFRP和混凝土之間的相互作用機理獲得了更加深刻清晰的認識。(3)利用有限元程序(ABAQUS),建立了圓CFRP-鋼復(fù)合管約束型鋼混凝土軸壓短柱的有限元模型,通過相關(guān)的試驗結(jié)果驗證了有限元模型的可靠性。進行了鋼管含鋼率、鋼管屈服強度、混凝土軸心抗壓強度和FRP層數(shù)這四個變量的參數(shù)分析,確定了以上參數(shù)對構(gòu)件力學(xué)性能的影響,討論了FRP約束效果與其他因素的關(guān)系,為工程設(shè)計提供了有益指導(dǎo)。在試驗研究和數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上,回歸得到了適用于圓FRP-鋼復(fù)合管約束型鋼高強混凝土軸壓短柱的極限承載力計算公式,通過本文及他人的試驗結(jié)果驗證了理論計算公式的可靠性。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU398.9

【參考文獻】

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本文編號：2603934