新型中空夾層混凝土組合結(jié)構(gòu)短柱軸壓力學(xué)性能試驗(yàn)研究和理論分析.pdf

1、組合結(jié)構(gòu)由于在受力過(guò)程中可充分發(fā)揮各組成材料力學(xué)性能，而被廣泛用于實(shí)際工程。其中，中空夾層鋼管混凝土組合是近些年來(lái)備受關(guān)注的一種鋼—混凝土組合結(jié)構(gòu)形式;其截面由兩個(gè)同心鋼管和鋼管夾層之間的混凝土組成。近些年，隨著不銹鋼和FRP等材料在土木工程領(lǐng)域的使用，特別是在一些對(duì)防腐要求較高的工業(yè)建筑和海洋結(jié)構(gòu)工程中的廣泛使用，出現(xiàn)了用不銹鋼管或FRP材料代替中空夾層鋼管混凝土結(jié)構(gòu)外層鋼管的新型中空夾層混凝土組合結(jié)構(gòu)。目前，已針對(duì)中空夾層鋼管混凝土

2、結(jié)構(gòu)開(kāi)展了其在靜載、動(dòng)載、耐久性、施工荷載等工況下力學(xué)性能的研究，但對(duì)新型中空夾層混凝土組合結(jié)構(gòu)的研究還處于起步階段。因此，本文以不銹鋼管-混凝土-鋼管組合短柱和FRP-混凝土-鋼管中空夾層組合短柱為研究對(duì)象，開(kāi)展了其軸壓力學(xué)性能的研究。主要內(nèi)容包括:
　　(1)利用太原理工大學(xué)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室500t壓力機(jī)進(jìn)行18根新型中空夾層混凝土組合短柱的試驗(yàn)研究，其中，包括9根不銹鋼管-混凝土-鋼管組合短柱和9根FRP-混凝土-鋼管組合短柱。試

3、驗(yàn)過(guò)程中采用位移計(jì)測(cè)試件的軸向壓縮變形，采用應(yīng)變片測(cè)得試件中部縱向應(yīng)變和橫向應(yīng)變，通過(guò)靜態(tài)應(yīng)變儀和計(jì)算機(jī)讀取數(shù)據(jù)。在不銹鋼管-混凝土-鋼管組合短柱軸壓試驗(yàn)中主要以截面空心率為變化參數(shù);在FRP-混凝土-鋼管組合短柱軸壓試驗(yàn)中主要以外包FRP的層數(shù)為變化參數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果表明，不銹鋼管-混凝土-鋼管組合短柱的破壞始于不朽鋼管的局部屈曲，表現(xiàn)出良好的塑性變形能力;FRP-混凝土-鋼管組合短柱的破壞始于外包FRP的開(kāi)裂，并在其達(dá)到極限承載力后迅速

4、喪失承載能力。
　　(2)利用ABAQUS計(jì)算軟件，建立了不銹鋼管-混凝土-鋼管組合短柱和FRP-混凝土-鋼管組合短柱在軸壓荷載作用下的有限元理論分析模型。在分析模型中定義了各組成材料的本構(gòu)和接觸算法等，并將有限元計(jì)算的結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，以驗(yàn)證理論計(jì)算模型的正確性。
　　(3)利用驗(yàn)證后的理論分析模型，依據(jù)正交試驗(yàn)原理，開(kāi)展了系統(tǒng)的參數(shù)分析，討論了各變化參數(shù)對(duì)新型中空夾層組合短柱軸壓力學(xué)性能的影響規(guī)律和敏感性。其中，不銹鋼