方CFRP-钢管混凝土的压—扭静力性能研究

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钢管混凝土结构具有承载力高,延性好等特点,可减小构件截面尺寸,减轻结构自重。钢管混凝土因具有三向受约束混凝土抗压强度较高的优点,正在被越来越广泛地被应用于工业厂房、高层建筑和桥梁等结构中,并取得了不错的效果。复合材料的研究是近来比较受人关注的一个研究方向,其中又以碳纤维和玻璃纤维为代表。碳纤维具有强度高、轻质、抗拉伸等特点,被广泛应用于加固和火灾后修复等领域里面。综合钢管混凝土和碳纤维的优点,将碳纤维粘贴在钢管外表面形成碳纤维约束钢管混凝土,将在一定程度上提高钢管混凝土的承载力。圆截面构件因为具有较好的受力性能,所以在实际中被研究得更为透彻一些。方截面构件因其截面特性也将在现代工程届占据一席之地,所以近来对它的研究也在逐步展开。碳纤维约束方钢管混凝土的轴压、受弯、压弯等性能的研究已经有了一定的基础,但其受扭、受剪性能的研究尚未完全展开,而钢管混凝土的受扭、受剪性能是钢管混凝土性能不可或缺的部分,所以这部分的研究很有必要。  本论文在钢管混凝土受扭研究的基础上进一步研究了钢管混凝土压扭情况下的复合受力性能,通过试验数据的分析,以及利用有限元分析软件ABAQUS的帮助,得到关于钢管混凝土压扭复合受力情况下的重要结论。  本论文的研究工作主要体现在以下几个部分:  1.系统阐述钢管混凝土和碳纤维的优点,分析碳纤维约束钢管混凝土产生和兴起的前提条件,并对国内外这方面的研究做了一些简单的概括。  2.进行了8个碳纤维约束方钢管混凝土压扭构件的试验研究,考虑的主要参数为:(1)轴压比(N/Nu),分别为0、0.25、0.5、0.75、0.85;(2)核心混凝土强度,分别为C60、C40;(3)环向碳纤维层数(m),分别为1层、2层;(4)纵向碳纤维层数(m’),分别为1层、2层。  3.利用有限元分析软件ABAQUS对试验全过程进行了模拟,得到了试件的荷载.位移曲线,与试验曲线对比较为接近,且模拟的试件破坏形态较试验也基本契合,证明此模型的正确性。利用此模型继续分析试件的其它性能,诸如钢管对混凝土的约束力,核心混凝土应力-应变曲线的变化规律等,以此揭示钢管混凝土压扭复合受力的工作机理。  
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