【摘 要】
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不锈钢和碳纤维材料(CFRP)具有强度高、耐腐蚀等优点,将其应用于海洋结构中能有效地降低结构的全寿命周期成本。同时不锈钢还具有较好的延性,可改善组合柱的约束效果,提高结构整体延性。本文提出了CFRP-不锈钢筋混凝土柱,创造性地加入聚乙烯(EPE)缓冲垫层,合理地进行复合约束控制,达到提高结构延性的目的。研究从以下几个部分展开:(1)进行37个轴压短柱的静力试验。探究不锈钢筋种类、箍筋间距、碳纤维布
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不锈钢和碳纤维材料(CFRP)具有强度高、耐腐蚀等优点,将其应用于海洋结构中能有效地降低结构的全寿命周期成本。同时不锈钢还具有较好的延性,可改善组合柱的约束效果,提高结构整体延性。本文提出了CFRP-不锈钢筋混凝土柱,创造性地加入聚乙烯(EPE)缓冲垫层,合理地进行复合约束控制,达到提高结构延性的目的。研究从以下几个部分展开:(1)进行37个轴压短柱的静力试验。探究不锈钢筋种类、箍筋间距、碳纤维布层数、缓冲垫层厚度、缓冲垫层位置等参数对构件的破坏模态、荷载-应变曲线、极限应变、极限承载力、延性系数、约束效应的影响规律。试验结果表明:在CFRP和混凝土之间设置缓冲垫层能提高组合柱的延性。(2)选定合适的材料本构,使用ABAQUS有限元软件建模,模拟实测荷载-应变曲线和破坏模态,模拟结果与实测结果吻合良好。(3)采用有限元模型进行受力全过程机理分析。观察不同受力阶段的应力分布和荷载-应变发展规律,分析各部件之间的相互作用。在机理分析的基础上,开展了缓冲垫层厚径比、材料强度、箍筋体积配箍率、CFRP层数的参数分析。研究结果表明:在CFRP和混凝土之间设置适量的缓冲垫层能提高组合柱的峰值应变和延性。(4)基于参数分析的1296个典型算例,回归了CFRP-不锈钢筋混凝土柱的峰值应变和承载力的简化公式。
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