Research on Axial Compressive Behavior of Fiber Reinforced Polymer (FRP) Concrete-filled Steel Tubes

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新型FRP-混凝土填充钢管与木材填充复合柱由纤维增强聚合物(FRP)布或管、木芯、混凝土和钢管组成。钢管和外接FRP材料限制了混凝土的横向膨胀,提高了混凝土开裂后的延性性能;内部木芯可有效提高复合柱的变形能力,同时显着减轻复合柱的重量。新型FRP-混凝土填充钢管加木芯复合柱具有环保、节能、减排、可持续发展等优点。本文采用实验研究、数值模拟和理论分析方法研究新型复合柱的轴向受压行为。(1)根据木芯直径,GFRP(玻璃纤维增强聚合物)层厚、层角设计10个复合柱试件,进行轴向压缩试验。结果表明,每个试件的破坏过程大致分为两个阶段:线弹性阶段和弹塑性阶段。适用于不同木芯尺寸的样品,试片表面鼓起,多处出现象脚。在加载的后期,外表面的GFRP布被拉断,凸起。从外面可以看到里面的钢管屈曲。是有裂缝的钢管,将试件内部的钢管从裂缝处撕开,直到试件的承载能力下降,才停止加载。随着外部GFRP布层数量的增加,内部混凝土由于钢管的存在而分散。从试件的载荷-位移曲线可以看出,所有试件均为延性破坏。随着玻璃钢布的不同铺设角度,外层玻璃钢布出现起皱、翘曲,多处出现象脚,直至内层钢管扣住外层玻璃钢布沿一定角度拉开,装载停止。从试件的载荷-位移曲线可以看出,所有试件均为延性破坏。(2)当复合柱试件木芯尺寸增大时,复合柱的极限承载力(Pu)减小,各试件的初始刚度(K)有下降趋势,但延性性能(DI)和能耗性能(TA)有显着提高;平均减少29.6%,载重比(Pu)平均仅下降18.1%。平均K值下降21.3%,而平均K/W值仅下降7.9%;DI平均增加43.9%,(DI/W)平均增加69.8%。TA平均增长27.8%,TA/W平均增长48.1%。木芯可有效提高复合柱的载重比和延展性。随着复合柱极限承载力的降低,各试件的初始刚度、延性和能耗性能降低;随着GFRP铺装角度的增大,复合柱的极限承载力和能耗性能均提高。(3)采用有限元分析软件ABAQUS建立了新型FRP-混凝土填充钢管与木材填充复合柱轴压有限元分析模型,模拟试件的位移加载过程,分析了试件的变形和应力云图。组件,并通过极限承载能力。将模拟值与测试结果进行比较。模拟值与测试值最大误差为15.2%,试件平均误差为5%。复合柱的极限承载力随着木芯直径的增大而减小,随着GFRP层厚和层角的增大而增大。(4)基于极限平衡理论,建立新型复合柱受力分析模型,考虑木芯直径、GFRP层厚、层角等主要参数,引入参数约束率和稳定因子。给出了一种新型FRP-混凝土填充钢管加木复合柱的极限轴向承载力计算公式。
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