圆CFRP-钢复合管约束混凝土短柱轴压静力性能试验研究

摘要

CFRP材料具有强度高、质量轻、耐腐蚀和耐久性好等特点，但在新建建筑中应用CFRP管混凝土柱施工复杂，成本高昂，可采用在薄壁钢管外缠绕 CFRP布，用钢管作为CFRP布的施工模板，简化施工过程，且能满足对柱子截面形状的要求，应用前景广阔。本文对圆CFRP-钢复合管约束混凝土短柱的轴压静力性能进行了试验研究、理论分析和有限元数值模拟，基于研究结果建议了圆CFRP-钢复合管约束混凝土短柱的轴压承载力计算方法。本文主要研究工作如下：
　　（1）进行了24个圆CFRP-钢复合管约束混凝土短柱和4个圆钢管约束混凝土短柱对比试件的轴压试验。对试件的破坏模式、承载力和延性进行了分析。得出复合约束混凝土柱的破坏模式有两种：CFRP断裂引起构件破坏、核心混凝土的剪切破坏；分析试件的荷载-变形关系曲线、荷载-CFRP环向应变关系曲线、荷载-钢管应力关系曲线，得出外包多层CFRP布可以提高构件的承载力和轴向变形能力，影响钢管的应力发展，使其在构件峰值荷载时达到屈服。
　　（2）对圆 CFRP-钢复合管约束混凝土短柱的核心混凝土应力-应变关系曲线进行了分析，得到应力-应变曲线的三种形式：两端上升型、两端水平型和抛物线型；明确了曲线特征点的物理意义，提出了了强弱约束界限取值方法；定义了强弱约束的概念：当约束强度系数大于界限值为强约束，小于界限值为弱约束；总结了FRP约束混凝土柱的典型约束混凝土单轴应力-应变模型，可采用设计模型和分析模型建立复合管约束混凝土应力-应变模型。
　　（3）利用有限元软件ABAQUS进行了圆CFRP-钢复合管约束混凝土轴压短柱的数值模拟，模拟结果与试验较为吻合。分析了基于斜截面破坏模型的承载力计算方法和基于正截面均匀受压承载力公式的计算方法。

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第1章 绪论

1.1课题背景

1.2国内外研究现状

1.3本文主要工作

第2章 圆CFRP-钢复合管约束混凝土短柱轴压静力试验

2.1引言

2.2试验方案

2.3试件破坏模式分析

2.4荷载（N）-变形（U）曲线

2.5 CFRP N-ε关系曲线

2.6钢管N-σ曲线

2.7钢管与CFRP的协同工作

2.8小结

第3章 圆CFRP-钢复合管约束混凝土单轴应力-应变曲线研究

3.1引言

3.2轴压试验试件核心混凝土轴向应力-应变关系曲线

3.3典型模型概述

3.4复合约束混凝土轴向应力-应变曲线分析方法

3.5小结

第4章 圆CFRP-钢复合管约束混凝土短柱轴压承载力计算方法

4.1引言

4.2有限元模型的建立

4.3有限元模型的验证

4.4圆CFRP-钢复合管约束混凝土短柱轴压承载力计算方法

4.5小结

结论

参考文献

附录

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