【摘要】：FRP-混凝土-鋼管組合柱(FRP-concrete-steel double skin tubular columns)是在中空夾層鋼管混凝土柱和FRP約束混凝土柱的基礎(chǔ)上提出的一種新型組合結(jié)構(gòu)。這種構(gòu)件既具有傳統(tǒng)中空夾層鋼管混凝土柱自重輕、抗壓承載力高、抗彎剛度大以及良好的塑形、韌性等特性,也具有FRP的耐腐蝕、抗疲勞以及施工方便等優(yōu)良性能,因此常被用作橋墩柱和海洋開發(fā)平臺(tái)支架柱。而在結(jié)構(gòu)服役期間不可避免的會(huì)遭受偶然荷載的撞擊,經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致其局部損傷乃至整體破壞。因此,本文對(duì)CFRP-混凝土-鋼管組合柱低速側(cè)向撞擊后的力學(xué)性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究和理論分析。主要開展了如下工作:(1)在太原理工大學(xué)的DHR9401型落錘試驗(yàn)機(jī)上對(duì)兩端固支的CFRP-混凝土-鋼管組合柱進(jìn)行了側(cè)向撞擊試驗(yàn),通過改變落錘高度和CFRP層數(shù)對(duì)試件進(jìn)行區(qū)分,試驗(yàn)中主要記錄了撞擊力、跨中撓度以及關(guān)鍵點(diǎn)應(yīng)變隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù),并于試驗(yàn)后拍攝下試件整體和局部的殘余變形。(2)在充分考慮內(nèi)鋼管和混凝土材料應(yīng)變率效應(yīng)和接觸類型的基礎(chǔ)上,利用有限元軟件ABAQUS建立了兩端固支的CFRP-混凝土-鋼管組合柱在側(cè)向撞擊荷載下的有限元模型。接著利用有限元軟件的仿真計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,從而驗(yàn)證模型精度。(3)基于驗(yàn)證后的有限元模型,對(duì)試件典型算例在側(cè)向撞擊荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)全過程進(jìn)行分析。利用正交試驗(yàn)法建立起不同參數(shù)下的兩端固支的CFRP-混凝土-鋼管組合柱的分析模型,采用極差法對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析,從而確定影響試件撞擊力峰值、撞擊力平臺(tái)值以及跨中殘余撓度的各個(gè)參數(shù)權(quán)重,并進(jìn)一步對(duì)主要影響參數(shù)進(jìn)行深入研究。
[Abstract]:FRP- concrete filled steel tube composite column (FRP-concrete-steel double skin tubular columns) is a new type of composite structure proposed on the basis of hollow sandwich concrete filled steel tube column and FRP confined concrete column. This kind of member not only has the characteristics of light weight, high compressive capacity, high flexural stiffness, good shape and toughness, but also has the excellent properties of FRP, such as corrosion resistance, fatigue resistance and easy construction, etc, such as the traditional hollow sandwich concrete filled steel tube columns have light weight, high compressive capacity, large bending stiffness, good shape and toughness, etc. As a result, it is often used as piers and supports for offshore development platforms. However, during the service of the structure, it is inevitable to be hit by accidental loads, which often leads to local damage and even overall damage. Therefore, the mechanical properties of CFRP- concrete-steel pipe composite columns after low speed lateral impact are studied experimentally and theoretically. The main works are as follows: (1) the lateral impact test of CFRP- concrete-steel pipe composite columns with fixed ends is carried out on the DHR9401 type drop weight testing machine of Taiyuan University of Technology. The specimens are distinguished by changing the drop weight height and the number of CFRP layers. The data of impact force, midspan deflection and strain at key point over time were recorded in the experiment. After the test, the whole and local residual deformation of the specimen was photographed. (2) on the basis of fully considering the strain rate effect and contact type of inner steel tube and concrete material, The finite element model of CFRP- concrete-steel pipe composite columns with fixed ends under lateral impact load is established by using finite element software ABAQUS. Then the simulation results of the finite element software and the experimental results are compared to verify the accuracy of the model. (3) based on the verified finite element model, The whole process of dynamic response of a typical example under lateral impact load is analyzed. The analytical model of CFRP- concrete-steel pipe composite columns with fixed ends under different parameters is established by using orthogonal test method. The test results are analyzed by the range method, and the peak value of the impact force on the specimens is determined. The weight of each parameter of the impact force platform and the residual deflection in the span is studied, and the main influence parameters are further studied.
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TU398.9

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 高可為;陳小兵;丁一;劉宏揚(yáng);代伍年;陳逸昕;郝彤;;纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在新建結(jié)構(gòu)中的發(fā)展及應(yīng)用[J];工業(yè)建筑;2016年04期

2 曾嵐;李麗娟;陳光明;謝猛;崔家杰;韓文冠;潘珠峰;;GFRP-再生混凝土-鋼管組合柱軸壓力學(xué)性能試驗(yàn)研究[J];土木工程學(xué)報(bào);2014年S2期

3 楊俊杰;周濤;章雪峰;;FRP管實(shí)心混凝土柱承載力的軸壓試驗(yàn)研究[J];建筑結(jié)構(gòu);2014年22期

4 程安春;范美玲;;FRP約束鋼筋混凝土柱承載力非線性有限元分析[J];四川建材;2014年02期

5 許平;姚諫;盧哲剛;;纖維增強(qiáng)復(fù)合材料管-混凝土-鋼管組合長(zhǎng)柱偏心受壓試驗(yàn)研究[J];工業(yè)建筑;2014年01期

6 梁靖波;余華秋;朱江;龍躍凌;;CFRP約束混凝土圓柱軸心受壓性能研究[J];混凝土;2013年01期

7 侯川川;王蕊;韓林海;;低速橫向沖擊下鋼管混凝土構(gòu)件的力學(xué)性能研究[J];工程力學(xué);2012年S1期

8 王俊;劉偉慶;方海;祝露;;GFRP管-鋼管雙壁約束混凝土組合柱軸壓性能與承載力實(shí)用計(jì)算方法研究[J];建筑結(jié)構(gòu);2012年02期

9 王娟;趙均海;朱倩;張志超;劉琦;;纖維增強(qiáng)復(fù)合材料-混凝土-鋼雙壁空心管短柱的軸壓承載力[J];工業(yè)建筑;2011年11期

10 胡波;王建國;;FRP與鋼雙管約束混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系理論模型[J];工程力學(xué);2010年07期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 王蕊;鋼管混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件在側(cè)向撞擊下動(dòng)力響應(yīng)及其損傷破壞的研究[D];太原理工大學(xué);2008年

2 黃宏;中空夾層鋼管混凝土壓彎構(gòu)件的力學(xué)性能研究[D];福州大學(xué);2006年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前5條

1 侯川川;低速橫向沖擊荷載下圓鋼管混凝土構(gòu)件的力學(xué)性能研究[D];清華大學(xué);2012年

2 張冰;FRP管—高強(qiáng)混凝土—鋼管組合短柱軸壓性能試驗(yàn)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

3 阮兵峰;GFRP套管鋼筋混凝土短柱偏壓力學(xué)性能研究[D];大連理工大學(xué);2009年

4 李文亮;側(cè)向沖擊鋼管混凝土構(gòu)件的試驗(yàn)研究和仿真數(shù)值分析[D];太原理工大學(xué);2007年

5 余小伍;CFRP—混凝土—鋼管組合柱軸壓性能的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2006年

，

本文編號(hào)：2383810