【摘 要】
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FRP（Fibre Reinforced Polymer）-混凝土-钢管组合结构是在中空夹层钢管混凝土构件的基础上发展而来的一种新型组合构件,其保持了良好的塑性、韧性、自重较轻、管线容易布置等优点外,还具有耐腐蚀性能。FRP管是一种多向纤维铺设的层合壳体,因具有优越的抗腐蚀能力和比钢管更高的强度而被广泛地应用于潮湿、冰冻等易腐蚀环境下的结构加固中。但结构在服役寿命中都有可能受到爆炸和冲击力,所以加
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FRP（Fibre Reinforced Polymer）-混凝土-钢管组合结构是在中空夹层钢管混凝土构件的基础上发展而来的一种新型组合构件,其保持了良好的塑性、韧性、自重较轻、管线容易布置等优点外,还具有耐腐蚀性能。FRP管是一种多向纤维铺设的层合壳体,因具有优越的抗腐蚀能力和比钢管更高的强度而被广泛地应用于潮湿、冰冻等易腐蚀环境下的结构加固中。但结构在服役寿命中都有可能受到爆炸和冲击力,所以加强结构的耐腐蚀性能的同时,也需要考虑结构的抗冲击性能和吸能效果。所以,本文以落锤冲击试验模型为基础,围绕FRP-混凝土-钢管组合结构和FRP管加固中空夹层混凝土的抗冲击性能进行了以下主要研究内容:本文以相关文章的试验为参考依据,利用有限元软件LS-DYNA建立了两端固定的FRP-混凝土-钢管组合梁在侧向冲击下的模型。然后对混凝土、钢管、FRP在LS-DYNA材料本构中进行了选择,材料本构考虑了在动态荷载作用下的应变率效应,并根据试验数据确定材料参数。接触方面考虑了共节点和固结-失效断开两种FRP-混凝土接触关系对模拟效果的影响并作出了分析。最后通过与试验结果对比,验证了数值模型的准确性。在验证正确模型的基础上,对影响模型响应的参数进行了分析,包括冲击落锤形状、落锤质量、落锤冲击点位置、构件边界条件、构件跨长和CFRP加固的长度,得出了不同参数对构件抗冲击性能的影响规律。然后,从冲击力、跨中位移时程曲线和构件每个部分耗能规律的角度对GFRP管加固中空夹层混凝土在侧向冲击时的加固应用进行了分析,包括GFRP管与混凝土之间的接触关系、GFRP管的厚度和管的铺层设计等方面对构件抗冲击性能的影响,并与FRP-混凝土-钢管组合梁进行了抗冲击性能比较,证明了使用GFRP管代替钢管加固构件抵抗冲击荷载的可行性。
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