论文部分内容阅读
内置GFRP管的钢管混凝土组合柱是一种新型的组合结构构件，即将GFRP管同心置于普通钢管混凝土柱内而形成的一种组合柱。由于内置GFRP管的存在，核心混凝土的约束作用得到进一步提高，从而提高了钢管混凝土柱的承载力和延性。同时，由于GFRP管内置于钢管混凝土柱中，较好地避免了GFRP约束混凝土的脆性破坏。 本文对内置GFRP管的钢管混凝土组合柱的轴压性能进行了试验研究和理论分析，具体研究工作及研究成果如下: (1)以GFRP管的直径及其厚度为主要参数，进行了9根内置GFRP管的钢管混凝土组合柱的轴压试验。通过试验研究，调研了内置GFRP管的钢管混凝土组合柱的破坏形态、受力机理、荷载-位移曲线、极限承载力、延性等轴压性能。试验结果表明，内置GFRP管的钢管混凝土组合柱的承载力比普通钢管混凝土柱的高，且其峰值后的承载力仍高于普通钢管混凝土柱的极限承载力;同时，内置GFRP管的钢管混凝土组合柱的延性比普通钢管混凝土柱的延性好。新型内置GFRP管的钢管混凝土组合柱的破坏型态不同于普通钢管混凝土柱。内置GFRP管由于外围混凝土的存在，其破坏呈延性破坏特征，即从局部破坏经历很长时间发展至全面破坏，最终导致内置GFRP管的钢管混凝土组合柱的破坏。另外，与钢管混凝土柱不同，内置GFRP管的钢管混凝土组合柱的荷载位移曲线呈“上升-小幅下降-二次上升”的形态。 (2)基于本试验结果，分析了GFRP管的直径及其厚度对内置GFRP管的钢管混凝土组合柱的极限承载力、破坏特征、荷载-位移曲线以及延性的影响。结果表明，当GFRP管的厚度相同时，组合柱的承载力及其延性随着GFRP管直径的增大而增大;当GFRP管的直径相同时，组合柱的承载力及延性随着GFRP管厚度的增大而增大;内置GFRP管的直径对内置GFRP管的钢管混凝土组合柱轴压性能的影响较内管厚度的显著。 (3)通过分析荷载-位移曲线的特点，发现试件破坏之后的承载力与管径比有关，并通过统计的方法回归得到Np/Nue（极限承载力与破坏之后的承载力之比）与D/d(钢管直径与GFRP管直径之比)的关系。 (4)基于试验研究，提出适用于内置GFRP管的钢管混凝土组合柱的纤维模型。采用所提出的纤维模型，对内置GFRP管的钢管混凝土组合柱轴压性能进行全程非线性分析，所得计算曲线与试验曲线比较，两者吻合良好。故本文提出的纤维模型适用于内置GFRP管的钢管混凝土组合柱。 (5)利用本文提出的纤维模型，对内置GFRP管的钢管混凝土组合柱进行变参数研究。研究发现，减小内GFRP管的径厚比d/t2，对内置GFRP管的钢管混凝土组合柱的承载力及其延性的提高比较显著。