FRP管混凝土軸壓短柱承載力研究.pdf

1、隨著我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展,FRP(Fiber Reinforced Polymer)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的研究和應(yīng)用越來(lái)越廣泛,輕質(zhì)高強(qiáng)、易于施工等優(yōu)勢(shì)使得它不僅可以用來(lái)加固現(xiàn)存混凝土結(jié)構(gòu),而且FRP套管和混凝土組成的新型FRP管混凝土結(jié)構(gòu)還有望在某些特殊領(lǐng)域代替近年來(lái)發(fā)展比較迅速的鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu)。FRP材料中應(yīng)用比較廣泛的主要有CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer)和GFRP(Glass Fiber

2、Reinforced Polymer)這兩種復(fù)合材料。其中CFRP的研究相對(duì)成熟,而對(duì)GFRP的研究卻相對(duì)貧乏,提出的構(gòu)件形式僅限于GFRP管鋼筋-鋼骨混凝土柱和FRP-混凝土-鋼雙壁空心管混凝土柱(簡(jiǎn)稱雙壁空心管柱),且缺少相應(yīng)的理論研究。本文基于雙剪統(tǒng)一強(qiáng)度理論,對(duì)這兩種構(gòu)件分別進(jìn)行了軸壓承載力研究,并將理論分析結(jié)果與相應(yīng)文獻(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果相比較,取得了較好的研究成果。主要包括以下內(nèi)容。
　　利用統(tǒng)一強(qiáng)度理論,分析箍筋與GFRP管對(duì)

3、核心混凝土的雙重套箍約束作用,將縱筋對(duì)短柱承載力提高的貢獻(xiàn)作用等效為混凝土強(qiáng)度的提高,考慮三向受壓應(yīng)力狀態(tài)下混凝土和鋼骨應(yīng)力變化,推導(dǎo)出GFRP管鋼筋-鋼骨混凝土軸壓短柱的極限承載力計(jì)算公式;在此基礎(chǔ)上,通過(guò)不設(shè)置縱筋和不設(shè)置鋼骨,得到GFRP管鋼筋混凝土和GFRP套管鋼骨混凝土兩種截面形式短柱的軸壓承載力計(jì)算公式?？紤]外層FRP套管及內(nèi)層鋼管對(duì)核心混凝土的約束作用,運(yùn)用厚壁圓筒理論,推導(dǎo)出抗壓強(qiáng)度提高后的核心混凝土承載力,繼而得到FR

4、P-混凝土-鋼雙壁空心管短柱的極限承載力計(jì)算公式。將計(jì)算結(jié)果與文獻(xiàn)進(jìn)行對(duì)比吻合良好,從而驗(yàn)證了理論公式的正確性和可行性。同時(shí)也看出采用統(tǒng)一強(qiáng)度理論,將會(huì)使結(jié)果更加精確。在此基礎(chǔ)上分析了材料拉壓比ɑ、套管厚度t、配筋率ρs、材料強(qiáng)度參數(shù)b、鋼管厚徑比t2/de及混凝土強(qiáng)度?c等影響解的因素。
　　采用有限元分析軟件ANSYS分別對(duì)GFRP管鋼筋-鋼骨混凝土短柱和FRP-混凝土-鋼雙壁空心管混凝土短柱的荷載-變形關(guān)系曲線和應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行了