圆cfrp-钢复合管约束混凝土短柱轴压静力性能试验研究

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1、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：公开硕士学位论文圆CFRP-钢复合管约束混凝土短柱轴压静力性能试验研究硕士研究生：苗亚军导师：张素梅教授副导师：刘界鹏教授申请学位：工程硕士学科：建筑与土木工程所在单位：土木工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TU398.9U.D.C:624.016.7DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringEXPERIMENTRESEARCHONAXIALBEHAVIOROFCIRCL

2、ECFRP-STEELCOMPOSITECONFINEDCONCRETESTUBCOLUMNSCandidate：MiaoYajunSupervisor：Prof.ZhangSumeiAssociate：Prof.LiuJiepengAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciation：ArchitecturalandCivilEngineeringAffiliation：SchoolofCivilEngineeringDateforDefense：June，2015Degree-Conferring-Ins

3、titution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要CFRP材料具有强度高、质量轻、耐腐蚀和耐久性好等特点，但在新建建筑中应用CFRP管混凝土柱施工复杂，成本高昂，可采用在薄壁钢管外缠绕CFRP布，用钢管作为CFRP布的施工模板，简化施工过程，且能满足对柱子截面形状的要求，应用前景广阔。本文对圆CFRP-钢复合管约束混凝土短柱的轴压静力性能进行了试验研究、理论分析和有限元数值模拟，基于研究结果建议了圆CFRP-钢复合管约束混凝土短柱的轴压承载力计算方法。本文主要研究工作如下：（1）进行了24个圆CFRP-钢复合管约束混凝土短柱和4个圆钢

4、管约束混凝土短柱对比试件的轴压试验。对试件的破坏模式、承载力和延性进行了分析。得出复合约束混凝土柱的破坏模式有两种：CFRP断裂引起构件破坏、核心混凝土的剪切破坏；分析试件的荷载-变形关系曲线、荷载-CFRP环向应变关系曲线、荷载-钢管应力关系曲线，得出外包多层CFRP布可以提高构件的承载力和轴向变形能力，影响钢管的应力发展，使其在构件峰值荷载时达到屈服。（2）对圆CFRP-钢复合管约束混凝土短柱的核心混凝土应力-应变关系曲线进行了分析，得到应力-应变曲线的三种形式：两端上升型、两端水平型和抛物线型；明确了曲线特征点的物理意义，提出了了强弱约束界限取值方法；定义了

5、强弱约束的概念：当约束强度系数大于界限值为强约束，小于界限值为弱约束；总结了FRP约束混凝土柱的典型约束混凝土单轴应力-应变模型，可采用设计模型和分析模型建立复合管约束混凝土应力-应变模型。（3）利用有限元软件ABAQUS进行了圆CFRP-钢复合管约束混凝土轴压短柱的数值模拟，模拟结果与试验较为吻合。分析了基于斜截面破坏模型的承载力计算方法和基于正截面均匀受压承载力公式的计算方法。关键词：CFRP复合管约束混凝土；短柱；轴压；应力-应变曲线；承载力公式-I-AbstractCFRPmaterialhasthepropertyofhighstrength,light

6、weightandwellcorrosionresistance,butCFRPtubefilledconcretecolumnneedcomplexmethodinnewbuildings.ThentieCFRPoutsidethethin-walledsteelpipeandusethesteelpipeastemplatesoftheCFRP.WiththismethodcantaketheCFRPintonewbuildinginspendless.Inthisthesis,experimentalresearchandtheoreticalanalysi

7、shavebeencarriedoutforthecircleCFRP-steelcompositeconfinedconcretestubcolumnsThemainresearchworkareasfollows:（1）Twenty-fourcircleCFRP-steelcompositetubeconfinedconcreteshortcolumnsandfourcirculartubeconfinedconcretecolumnsunderaxialcompressionweretested.Themainvariableparameterswereth

8、easpe