【摘 要】
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社会发展带来建筑结构和形式的变化,而钢管混凝土(CFST)构件因其卓越的力学性能被广泛使用。但结构会因自然灾害而产生缺陷,建筑形式的复杂化也需要结构具备更高的性能,出于修复损伤的钢管混凝土和改善钢管混凝土结构性能这两个目的,具备密度小而强度大、抗疲劳抗腐蚀性能强且工程应用方便的碳纤维增强材料(CFRP)被学者们应用于土木工程之中。CFRP-钢管混凝土是指在CFRP-钢管组成的复合筒体内灌入混凝土或
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社会发展带来建筑结构和形式的变化,而钢管混凝土(CFST)构件因其卓越的力学性能被广泛使用。但结构会因自然灾害而产生缺陷,建筑形式的复杂化也需要结构具备更高的性能,出于修复损伤的钢管混凝土和改善钢管混凝土结构性能这两个目的,具备密度小而强度大、抗疲劳抗腐蚀性能强且工程应用方便的碳纤维增强材料(CFRP)被学者们应用于土木工程之中。CFRP-钢管混凝土是指在CFRP-钢管组成的复合筒体内灌入混凝土或使用CFRP对既有的钢管混凝土进行加固修复而形成的结构。本文对圆CFRP-钢管混凝土构件的压-弯-扭力学性能展开研究,内容包括:(1)以试验为基础,以轴压比(n)、弯矩比(m)和纵向CFRP层数(m_l)为变量设计9个试件。试验结果表明:试件延性良好;CFRP直至断裂前都能与钢管协同工作;小范围增加轴压比(n<0.4时)会提高试件的承载力,但轴压比n≥0.4时,增大轴压比会削弱试件的承载力和延性;纵向CFRP能略微增强试件的抗扭承载力;三个参数变量都未明显影响试件的刚度。(2)运用有限元软件ABAQUS进行圆CFRP-钢管混凝土压弯扭构件模拟计算,计算结果与试验结果比较符合。(3)利用有限元模型对核心混凝土强度、钢管钢材强度、含钢率、轴压比、弯矩比、横向CFRP层数和纵向CFRP层数等7个变量进行参数分析。研究结果表明:只有含钢率提高会使T-?曲线的初始刚度产生显著增强;能影响试件抗扭能力的参数包括混凝土强度、钢材强度、含钢率、轴压比、横向CFRP层数,其中含钢率的影响效果最为明显;轴压比小范围增加(n<0.4)会提高试件的抗扭能力,但超过一定范围(n≥0.4)会使试件的延性和抗扭能力下降;纵向CFRP层数增加,对试件抗扭能力的增强效果有限;当轴压比一定时,弯矩比增加会使试件的抗扭能力下降。
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