带夹层FRP约束钢管混凝土轴压短柱力学性能研究

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1、硕士学位论文带夹层FRP约束钢管混凝土轴压短柱力学性能研究BEHAVIOROFFRP-INTERLAYER-STEELTUBECONCRETESTUBCOLUMNSUNDERAXIALCOMPRESSION孙士鹏哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TU398.9学校代码：10213国际图书分类号：624.016.7密级：公开工学硕士学位论文带夹层FRP约束钢管混凝土轴压短柱力学性能研究硕士研究生：孙士鹏导师：刘昌永副教授申请学位：工学硕士学科：土木工程所在单位：土木工程学院答辩日期：2018

2、年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TU398.9U.D.C:624.016.7DissertationfortheDegreeofMasterinEngineeringBEHAVIOROFFRP-INTERLAYER-STEELTUBECONCRETESTUBCOLUMNSUNDERAXIALCOMPRESSIONCandidate：SunShipengSupervisor：A.Prof.LiuChangyongAcademicDegreeAppliedfor：Mas

3、terofEngineeringSpeciality：CivilEngineeringAffiliation：SchoolofCivilEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要钢管混凝土结构因承载力高、施工方便、抗震性能良好等优点，在高层结构、桥梁结构以及地下工程中具有广泛应用。随着其应用领域的拓展，钢管所处环境越来越恶劣，钢管腐蚀问题越来越突出，为此

4、投入的防腐及养护资金不断增加。为提高钢管混凝土的耐锈蚀性能，课题组提出了一种带夹层FRP约束钢管混凝土构件。该构件通过夹层灌浆料将外层FRP管和内层钢管粘结，在工厂预制成复合管后运至施工现场进行拼装并浇筑混凝土，具有抗锈蚀能力强、受力性能好、可装配施工等优点，在桥梁结构、建筑结构以及海洋平台中具有一定的应用前景和潜力。本文对带夹层FRP约束钢管混凝土结构进行试验研究与有限元分析，主要研究内容如下：（1）完成了3个带夹层FRP约束钢管混凝土试件、3个FRP缠绕钢管混凝土和2个钢管混凝土短柱轴压试验研究

5、，分析了三种试件的破坏现象和轴压力学性能。研究结果表明：外部FRP的约束作用有效地抑制了钢管的屈曲，改变了钢管的破坏模式；夹层的存在提高了试件的承载力和极限变形能力；通过带夹层FRP约束钢管混凝土的加工过程证实了带夹层FRP-钢复合管工厂预制具有可实施性。（2）完成了12个带夹层FRP约束钢管混凝土短柱轴压试验研究，分析了FRP管厚度及钢管厚度对其破坏模式及受力性能的影响。研究结果表明：FRP厚度对试件峰值荷载和峰值变形影响明显，峰值荷载和其对应的变形随着FRP厚度的增加而增加，近似呈线性关系；峰值

6、荷载随着钢管厚度的增加有小幅增长，峰值变形变化较小；FRP管在柱高范围内横向变形较为一致，约束较为均匀。（3）采用ABAQUS有限元分析软件对带夹层FRP约束钢管混凝土短柱进行模拟分析，通过与试验结果的对比分析，验证了有限元模型的正确性，进而通过有限元模拟分析了纤维类型、钢材强度和核心混凝土强度对带夹层FRP约束钢管混凝土短柱轴压性能的影响。根据带夹层FRP约束钢管混凝土受力特点并结合现有组合结构承载力计算方法，得到了适用于带夹层FRP约束钢管混凝土短柱轴压承载力计算方法。关键词：纤维增强复合材料；

7、夹层；钢管混凝土；短柱；轴压-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractConcrete-filledsteeltubular(CFST)structureshavebeenwidelyusedinhigh-risebuildings,bridgesandundergroundstructuresduetohighbearingcapacity,constructionconvenienceandgoodseismicbehaviors.Withthedevelopmentintheappl

8、icationareaofCFST,theenvironmenthasbecomeharsher,whichmakesteeltubecorrodeeasilyandneedspendconsiderableamountofmoneyontheanti-rustmeasuresandroutinemaintenance.InordertoimprovethecorrosionresistanceofCFST,theFRP-interlayer-steeltubecon