【摘 要】
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中空FRP-混凝土-钢管组合柱(简称DSTC)最早由香港理工大学滕锦光教授提出,是一种新型组合柱,该类组合柱内外两分别由FRP管、内部钢管以及两管中间的素混凝土组成。FRP管在组合柱中不仅可以对混凝土和钢管提供保护作用,还可以为混凝土提供较强的约束作用,因此组合柱的延性有较高的提升,钢管内部的空间在工程需要的时候也可以填充混凝土。这种新型组合柱不仅在实际工程中施工方便,而且其抗震性和耐久性也较为突
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中空FRP-混凝土-钢管组合柱(简称DSTC)最早由香港理工大学滕锦光教授提出,是一种新型组合柱,该类组合柱内外两分别由FRP管、内部钢管以及两管中间的素混凝土组成。FRP管在组合柱中不仅可以对混凝土和钢管提供保护作用,还可以为混凝土提供较强的约束作用,因此组合柱的延性有较高的提升,钢管内部的空间在工程需要的时候也可以填充混凝土。这种新型组合柱不仅在实际工程中施工方便,而且其抗震性和耐久性也较为突出。尽管目前对该组合柱力学性能的研究较多,但针对中空FRP-混凝土-钢管组合柱的偏压性能的有限元分析偏少,基于大量参数分析的该类柱偏压承载力计算公式尚未见报道,基于此,本课题以实际工程为研究对象,结合大型有限元软件ABAQUS建立中空FRP-混凝土-钢管组合长柱的有限元模型,通过对多种本构模型的对比验证,确定适用于DSTC组合柱的非线性本构模型。通过扩展参数分析,对其进行静力偏压性能研究,获得该类组合柱的荷载-位移曲线,提取试件的偏压承载力。主要研究工作与结论如下:1.总结了国内外几种常见的约束混凝土的本构模型,结合实际情况,选取了符合组合柱受力特征的混凝土本构模型,为进一步开展组合柱的有限元分析奠定基础。2.通过有限元软件ABAQUS对已有试验开展了仿真分析,获得试件的荷载-位移曲线,提取试件的偏压承载力,与试验结果对比,二者吻合较好,验证了本文有限元建模方法的合理性。3.进行33个试件的扩展参数分析,考察长细比、FRP管、钢管厚度和混凝土强度和偏心距等参数对DSTC组合柱偏压力学性能的影响,获得各个参数对DSTC组合柱力学性能的影响规律。随着FRP管、钢管厚度和混凝土强度的增加,试件的偏压承载力逐渐增大,但随着长细比和偏心距的增加,试件的偏压承载力逐渐减小,所有试件均表现出良好的持荷能力。4.通过经验系数法,提出组合柱承载力计算公式并进行验证,验证结果表明,公式计算精度较高,可在实际工程设计中参考。同时为进一步开展采用该类柱的框架弹塑性分析奠定基础。
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