FRP-鋼管混凝土結構靜動力學性能研究.pdf

1、FRP(Fiber Reinforced Polymor)-鋼管混凝土是將FRP以特定方式粘貼于鋼管表面，制成FRP-鋼復合管，并在管內(nèi)灌注混凝土所形成的一種復合結構。外部FRP為鋼管和核心混凝土提供有效約束的同時，也為鋼管提供了良好的防腐保護，而鋼管的存在則保證了復合結構的剛度與延性。與傳統(tǒng)鋼管混凝土或FRP套管混凝土相比，F(xiàn)RP-鋼管混凝土是一種更為理想的組合結構柱。本文在現(xiàn)有研究工作基礎上應用理論分析和實驗測試方法對FRP-鋼管混

2、凝土結構的幾種典型靜、動力學特征開展進一步的研究，內(nèi)容如下:
　　1.建立FRP-鋼管混凝土軸壓受力變形全過程理論分析模型。針對FRP加固普通鋼管混凝土和FRP約束薄壁鋼管混凝土兩種不同結構特點，以Mises屈服準則和彈塑性增量理論以及約束混凝土Mander本構關系為基礎，推導不同變形階段整體結構及各組分材料的典型應力狀態(tài)表達式，建立正確描述構件受力變形全過程的曲線方程。將本文理論結果與多項試驗研究成果比較，以驗證其正確性。應用本

3、文方法對FRP-鋼管混凝土結構模型進行參數(shù)分析，總結了FRP約束效應、截面含鋼率、混凝土強度、鋼材屈服強度等指標對構件整體力學性能的影響。
　　2.提出FRP-鋼管混凝土壓彎構件軸力-彎矩相關關系計算公式。基于纖維模型原理對FRP-鋼管混凝土壓彎性能開展研究。針對實際工程中柱體受偏壓荷載的情況，參考普通鋼管混凝土的設計方法，建立了FRP-鋼管混凝土軸壓-彎矩設計計算公式，考慮了不同形式的FPR-鋼復合管對核心混凝土約束程度的影響、

4、荷載偏心率對核心混凝土本構的影響以及柱體長徑比對整體構件軸壓承載力的影響等。通過與數(shù)值計算結果以及FRP-鋼管混凝土壓彎試驗結果對比，驗證了計算公式的正確性。
　　3.FRP-普通鋼管混凝土擬靜力試驗研究。對七個尺寸相同而加固方式不同的圓形截面FRP-普通鋼管混凝土試件進行了擬靜力試驗研究，采用軸壓+豎向往復荷載組合來模擬地震動力，通過對各試件承載力、延性、剛度退化以及耗能等相關指標的分析，研究低周循環(huán)往復荷載作用下FRP-普通鋼

5、管混凝土構件的力學性能以及FRP的種類與設置方式對試件的動力學性能的影響。試驗結果顯示，與CFRP相比，縱向GFRP加固對柱體承載能力提高效果較弱，但其對構件延性、耗能性能的削弱較小。應用有限元方法對FRP-鋼管混凝土進行數(shù)值分析，研究了FRP加固層數(shù)、軸壓比以及截面含鋼率等因素對柱體滯回性能的影響。
　　4.FRP-薄壁鋼管混凝土擬靜力試驗及理論研究。對十一根尺寸相同的FRP-薄壁鋼管混凝土構件開展了擬靜力試驗，研究FRP對薄壁

6、鋼管混凝土的增強效果。試驗發(fā)現(xiàn)在往復荷載作用下鋼管的局部屈曲是造成柱體強度退化的主要原因，環(huán)向CFRP對柱體抗震性能提高效果更顯著。相比于其他加固方式，雙向GFRP加固可綜合提高構件的承載力、延性及耗能性能，是一種理想的加固方式。提出了考慮局部屈曲的鋼管本構模型并建立相應的恢復力準則，在此基礎上采用纖維模型法原理建立FRP-鋼管混凝土壓彎構件滯回模型，分析了核心混凝土、鋼管及FRP對整體構件累積耗能的貢獻情況。
　　5.GFRP加

7、固腐蝕損傷鋼管混凝土擬靜力試驗研究。研究了海洋環(huán)境下FRP對鋼材的防腐效果。以此為基礎對普通鋼管混凝土按照不同方式進行電流加速腐蝕，對腐蝕損傷的鋼管混凝土以及利用GFRP按照不同方式進行了修復的損傷鋼管混凝土開展擬靜力試驗，以研究GFRP加固腐蝕損傷鋼管混凝土的抗震性能，評估GFRP的加固效果。試驗發(fā)現(xiàn)GFRP可對海洋環(huán)境下的鋼材形成良好的防腐保護。鋼管混凝土滯回性能的退化程度與腐蝕損傷形式相關，采用GFRP經(jīng)合理方式加固后部分試件承載