【摘 要】
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CFRP材料由于自身优异的性能,在桥梁工程领域受到了愈来愈多的关注。目前,国内外对CFRP材料加固混凝土的研究已经趋于成熟,而对CFRP材料加固钢结构,尤其是对其加固钢管柱的受压性能、稳定性改善方面的研究尚存在不足,并且至今国内尚未形成相对完善的包含CFRP材料粘贴加固方式在内的钢结构加固设计规范。故本文以钢桥中应用广泛的圆钢管柱作为研究对象,通过有限元分析的方法,对CFRP布加固圆钢管柱受压杆件
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CFRP材料由于自身优异的性能,在桥梁工程领域受到了愈来愈多的关注。目前,国内外对CFRP材料加固混凝土的研究已经趋于成熟,而对CFRP材料加固钢结构,尤其是对其加固钢管柱的受压性能、稳定性改善方面的研究尚存在不足,并且至今国内尚未形成相对完善的包含CFRP材料粘贴加固方式在内的钢结构加固设计规范。故本文以钢桥中应用广泛的圆钢管柱作为研究对象,通过有限元分析的方法,对CFRP布加固圆钢管柱受压杆件的性能及影响因素进行了研究,具体研究内容如下:（1）在考虑材料和几何非线性的基础上,使用有限元软件Abaqus建立未加固圆钢管柱的有限元模型,着重说明在有限元模型建立过程中,钢材本构关系及单元类型的选取、边界条件的考虑方式、初始缺陷的引入方式和非线性问题求解方法的应用,并以既有试验结果作为验证,证明本文非线性有限元模型的合理性。（2）提出使用内聚力模型模拟CFRP布加固圆钢管柱中的胶层,并分别建立了钢管-CFRP布、钢管-复合材料以及钢管-胶层-CFRP布有限元模型,根据CFRP布加固轴压圆钢管柱的既有试验结果验证了有限元模型考虑胶层的合理性。通过对胶层传力机理的理论分析,推导得到了胶层沿杆件的剪应力分布计算公式。同时根据已验证的钢管-胶层-CFRP布有限元模型,分析加固构件在受力过程中胶层的损伤状况以及CFRP布对圆钢管柱的加固机理。（3）在充分了解考虑胶层效应下CFRP布加固圆钢管柱的机理后,本文结合工程实际,重点探究了CFRP布粘贴方式、粘贴层数、构件长细比、初弯曲以及偏心距对CFRP布加强圆钢管柱效果的影响。（4）设计正交试验,探究CFRP布粘贴层数、构件长细比和偏心距三种因素对CFRP布加固受压圆钢管柱承载力的影响程度。建立CFRP布加固受压圆钢管柱稳定承载力的理论计算公式,并在计算公式中引入考虑多个因素对加固效果影响的修正系数,通过数据拟合,最终得到修正后的针对CFRP布加固受压圆钢管柱的承载力计算公式。
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