【摘 要】
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碳纤维增强复合材料（CFRP）由于其较高的比强度被广泛应用于工程建设和受损加固中。目前,国内外对CFRP约束混凝土短柱和普通碳钢管混凝土短柱方面已有了比较系统的研究,但是在CFRP约束不锈钢管混凝土（CFSST）方面的研究仍处于起步阶段。为此,本文对CFRP-CFSST组合构件受压承载能力进行了系统的研究。由于目前针对CFRP约束矩形不锈钢管混凝土短柱的研究甚少,为掌握CFRP约束矩形不锈钢管混凝
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（51268044）；
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碳纤维增强复合材料（CFRP）由于其较高的比强度被广泛应用于工程建设和受损加固中。目前,国内外对CFRP约束混凝土短柱和普通碳钢管混凝土短柱方面已有了比较系统的研究,但是在CFRP约束不锈钢管混凝土（CFSST）方面的研究仍处于起步阶段。为此,本文对CFRP-CFSST组合构件受压承载能力进行了系统的研究。由于目前针对CFRP约束矩形不锈钢管混凝土短柱的研究甚少,为掌握CFRP约束矩形不锈钢管混凝土短柱的轴压力学性能,及其破坏机理,本文对7组共计28根试件进行轴压试验,研究了试件截面的长宽比、CFRP层数和钢管厚度等因素对试件轴压性能的影响。研究表明,粘贴CFRP对提高构件的受压承载能力有较为明显的效果;增加钢管厚度能有效提高试件的承载能力,长宽比越大的试件越容易发生压弯破坏,造成承载能力下降。本文通过对CFRP-CFSST组合构件受压时受力情况的分析,将构件的受压承载能力分为,不锈钢管的抗压承载力,核心混凝土的抗压承载力和CFRP增强效益三个部分,并结合双剪强度统一理论和VON mises屈服准则,提出了具有较高有效性和可靠性的承载能力计算公式。为进一步研究各参数对CFRP-CFSST承载能力的影响,采用ABAQUS软件建立了CFRP-CFSST组合构件受压承载力分析的有限元模型,对单元类型、材料属性、网格划分、边界条件、接触处理等影响有限元数值模拟结果的因素进行了讨论。将数值模拟得到的破坏模式,峰值荷载、荷载位移图分别与试验得到的结果对比,结果表明本文建立的有限元模型具有较高的精度。同时,对不同参数下组合构件的荷载位移曲线进行对比分析,得到不同参数下构件的破坏模式和极限承载力,进一步分析了混凝土强度对组合构件承载能力的影响。研究发现,随着混凝土强度增大,构件承载能力提升,但提升幅度随混凝土强度的增大而减小。
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