低速冲击下CFRP环向围束加固RC柱剩余承载力研究

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RC柱是建筑物的主要受力构件,一旦受到强烈撞击,整个建筑物就会发生局部破坏甚至整体倒塌。事实上,当撞击的初始动能较大时,建筑结构可能因为RC柱发生严重破坏而不适于继续承载;当撞击的初始动能很小时,RC柱虽然有一定程度的损伤,但是整个建筑结构还可以继续承载。了解RC柱的抗冲击性能以及受撞击作用后RC柱的剩余承载力,不仅可以避免不必要的浪费,还可以降低安全风险,具有极大的经济价值。  本文利用ANSYS/LS-DYNA建立CFRP环向围束加固RC柱与撞锤的冲击模型,对RC柱的撞击过程、动力响应等进行分析,并研究了撞锤的初始动能、CFRP加固层数和撞锤的初始形状等对RC柱抗冲击性能的影响。在对加固RC柱进行显式动力分析之后,本文利用ANSYS对损伤柱的剩余承载力进行分析,并研究撞锤的初始动能、CFRP加固层数和撞锤的初始形状等参数对损伤柱剩余承载力的影响。  有限元计算结果表明:(1)撞锤的初始动能越大,RC柱的接触力极值越大,混凝土和CFRP破坏程度也越大;(2)随着CFRP层数的增加,RC柱的接触力极值不断增大,吸收的内能不断减小,且混凝土和CFRP的破坏程度也在不断减小;(3)当撞锤的初始动能相同时,球形撞锤对RC柱的破坏更加严重;(4)损伤柱的剩余承载力明显低于未受撞击柱,且撞锤的初始动能越大,损伤柱极限承载力的降低幅度越大,CFRP加固层数越多,损伤柱极限承载力的降低幅度越小;(5)相同初始动能下,被球形撞锤撞击的损伤柱的剩余承载力比被圆柱形撞锤撞击的损伤柱低。
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