FRP管-混凝土-鋼管混凝土組合柱軸心受壓的有限元分析.pdf

1、近年來，F(xiàn)RP材料的出現(xiàn)為土木工程行業(yè)的發(fā)展提供了更多的可能。香港理工大學(xué)的滕錦光教授提出了一種新型組合構(gòu)件，即FRP-混凝土-鋼管組合柱(FRP-Concrete-SteelDouble-Skin Tubular Column，簡稱DSTC)，經(jīng)過近十年的研究，對(duì)于DSTC的軸壓性能、受彎性能、FRP約束混凝土的分析、設(shè)計(jì)模型等已經(jīng)有了十分豐碩的成果，并被運(yùn)用到了實(shí)際工程中去。
　　在此基礎(chǔ)上，考慮到DSTC混凝土承載面積有限，

2、內(nèi)部空心，鋼管存在向內(nèi)屈曲的可能，而且作為大型結(jié)構(gòu)最重要的受力構(gòu)件，特別是處于海洋環(huán)境中的橋梁墩柱，DSTC有限的承載力和較差的耐腐蝕性會(huì)在很大程度上限制它的發(fā)揮。因此，本文的研究對(duì)象是以DSTC為原型，先將FRP管、混凝土和鋼管預(yù)制成一個(gè)復(fù)合套管，再向其內(nèi)部填充混凝土形成FRP管-混凝土-鋼管混凝土組合柱，以充分利用復(fù)合套管的約束作用和FRP管的耐久性能。本文利用ABAQUS軟件對(duì)FRP管-混凝土-鋼管混凝土柱的軸壓性能進(jìn)行了有限元模

3、擬分析，主要內(nèi)容如下:
　　(1)根據(jù)Hognestad建議的素混凝土單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系表達(dá)式，提出了適用于ABAQUS模擬FRP約束混凝土柱的混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系表達(dá)式，并通過與試驗(yàn)值的對(duì)比證實(shí)了該表達(dá)式的適用性。
　　(2)分析了組合柱在全截面加載時(shí)，截面中鋼管位置發(fā)生變化對(duì)組合柱軸壓性能的影響規(guī)律。發(fā)現(xiàn)保證鋼管的橫截面面積一定，鋼管的直徑由小變大不會(huì)對(duì)組合柱的極限承載力和軸向變形產(chǎn)生任何影響，只會(huì)影響截面混凝土的應(yīng)

4、力分布。
　　(3)核心加載時(shí)，對(duì)復(fù)合套管(FRP管-混凝土-鋼管)的約束性能進(jìn)行了研究，結(jié)果表明各材料厚度發(fā)生變化對(duì)復(fù)合管的約束性能的影響呈現(xiàn)出不一樣的規(guī)律。鋼管的性質(zhì)主要影響核心混凝土軸向平均應(yīng)力-應(yīng)變曲線的第一線性段，而混凝土和FRP管主要影響第二線性段。
　　(4)對(duì)FRP管的斷裂位置進(jìn)行的相關(guān)分析表明，F(xiàn)RP約束混凝土圓柱在軸心受壓時(shí)，F(xiàn)RP的斷裂位置只由柱體的自身尺寸決定，與其他因素?zé)o關(guān)。構(gòu)件的柱高與受約束混凝土