FRP管混凝土軸壓短柱承載力研究.pdf

1、隨著我國建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展,FRP(Fiber Reinforced Polymer)纖維增強復合材料的研究和應用越來越廣泛,輕質(zhì)高強、易于施工等優(yōu)勢使得它不僅可以用來加固現(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域代替近年來發(fā)展比較迅速的鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu)。FRP材料中應用比較廣泛的主要有CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer)和GFRP(Glass Fiber

2、Reinforced Polymer)這兩種復合材料。其中CFRP的研究相對成熟,而對GFRP的研究卻相對貧乏,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(簡稱雙壁空心管柱),且缺少相應的理論研究。本文基于雙剪統(tǒng)一強度理論,對這兩種構(gòu)件分別進行了軸壓承載力研究,并將理論分析結(jié)果與相應文獻試驗結(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)一強度理論,分析箍筋與GFRP管對

3、核心混凝土的雙重套箍約束作用,將縱筋對短柱承載力提高的貢獻作用等效為混凝土強度的提高,考慮三向受壓應力狀態(tài)下混凝土和鋼骨應力變化,推導出GFRP管鋼筋-鋼骨混凝土軸壓短柱的極限承載力計算公式;在此基礎上,通過不設置縱筋和不設置鋼骨,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算公式?？紤]外層FRP套管及內(nèi)層鋼管對核心混凝土的約束作用,運用厚壁圓筒理論,推導出抗壓強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算公式。將計算結(jié)果與文獻進行對比吻合良好,從而驗證了理論公式的正確性和可行性。同時也看出采用統(tǒng)一強度理論,將會使結(jié)果更加精確。在此基礎上分析了材料拉壓比ɑ、套管厚度t、配筋率ρs、材料強度參數(shù)b、鋼管厚徑比t2/de及混凝土強度?c等影響解的因素。
　　采用有限元分析軟件ANSYS分別對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-變形關系曲線和應力場進行了