FRP-鋼組合構(gòu)件受壓承載力計(jì)算方法研究.pdf

1、碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（CFRP）是近年來熱門研究課題之一，其應(yīng)用日益廣泛。目前，CFRP在加固和修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)方面已經(jīng)有了比較系統(tǒng)的研究，但是在鋼結(jié)構(gòu)方面的應(yīng)用尚顯不足。為此，本文對(duì)FRP-鋼組合構(gòu)件受壓承載力進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。
　　首先，本文對(duì)FRP-鋼組合構(gòu)件受壓承載力進(jìn)行了試驗(yàn)研究，試驗(yàn)包括12個(gè)粘貼CFRP的方鋼管試件和3個(gè)未粘貼的對(duì)比試件。本次試驗(yàn)重點(diǎn)研究構(gòu)件截面尺寸、CFRP粘貼方向（橫向粘貼和縱向粘貼）及CF

2、RP與鋼板的配置強(qiáng)度比（CFRP厚度與其彈性模量的乘積和鋼板厚度與其彈性模量的乘積之比）對(duì)組合構(gòu)件受壓承載力的影響。研究表明，粘貼CFRP對(duì)提高構(gòu)件受壓承載力有明顯的效果。隨著構(gòu)件截面寬度的增加，構(gòu)件承載力的提高程度有所降低;承載力提高的程度與CFRP與鋼板的配置強(qiáng)度比成正相關(guān)的關(guān)系?？v向粘貼CFRP對(duì)FRP-鋼組合構(gòu)件的受壓承載力提高效果優(yōu)于橫向粘貼CFRP時(shí)的效果。
　　其次，本文通過對(duì)FRP-鋼組合構(gòu)件受壓時(shí)受力情況的分析，

3、提出了構(gòu)件的計(jì)算簡(jiǎn)圖，簡(jiǎn)圖將構(gòu)件分為轉(zhuǎn)角區(qū)構(gòu)件和平面區(qū)構(gòu)件。構(gòu)件的受壓承載力由三部分組成，即平面區(qū)構(gòu)件的抗壓承載力、轉(zhuǎn)角區(qū)構(gòu)件的抗壓承載力和轉(zhuǎn)角區(qū)構(gòu)件對(duì)平面區(qū)構(gòu)件的約束。通過對(duì)簡(jiǎn)化簡(jiǎn)圖的受力分析，得到構(gòu)件的承載力計(jì)算公式，并給出了荷載-位移曲線。通過與試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比，驗(yàn)證了承載力計(jì)算公式在一定范圍內(nèi)的有效性。
　　最后，本文建立了FRP-鋼組合構(gòu)件受壓承載力分析的有限元模型，對(duì)可能影響有限元數(shù)值模擬結(jié)果的各種因素進(jìn)行了討論，主要包

4、括單元類型、材料屬性、接觸處理、網(wǎng)格劃分、邊界條件及加載方式、分析方法等。將有限元數(shù)值模擬得到的破壞模式、峰值荷載、荷載-位移曲線分別與試驗(yàn)得到的破壞模式、峰值荷載、荷載-位移曲線進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明本文建立的有限元模型能夠準(zhǔn)確的模擬FRP-鋼組合構(gòu)件受壓時(shí)的破壞模式、峰值荷載、荷載-位移曲線，具有良好的可靠性和適用性。最后基于有限元模型對(duì)影響CFRP加固效果的參數(shù)進(jìn)行了分析，進(jìn)一步驗(yàn)證了FRP-鋼組合構(gòu)件的受壓承載力，隨CFRP與鋼板配