【摘 要】
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近年来,FRP材料由于其质量轻、耐久性好、耐腐蚀性强等特点,在建筑结构修复及加固等方面有着广阔前景。而钢管约束型钢混凝土柱是将钢管外包于型钢混凝土柱,且外钢管不直接承担轴向荷载的一种组合结构,外钢管对内部核心混凝土起约束作用,提高混凝土的抗压强度与变形能力,同时内部型钢有效预防了局部屈曲及失稳现象。考虑到实际施工中混凝土柱需要保证高强度、高耐久性的同时又不失经济性的设计理念,本文尝试将CFRP材料
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近年来,FRP材料由于其质量轻、耐久性好、耐腐蚀性强等特点,在建筑结构修复及加固等方面有着广阔前景。而钢管约束型钢混凝土柱是将钢管外包于型钢混凝土柱,且外钢管不直接承担轴向荷载的一种组合结构,外钢管对内部核心混凝土起约束作用,提高混凝土的抗压强度与变形能力,同时内部型钢有效预防了局部屈曲及失稳现象。考虑到实际施工中混凝土柱需要保证高强度、高耐久性的同时又不失经济性的设计理念,本文尝试将CFRP材料与已有的钢管约束型钢混凝土结构相结合,充分利用钢材和FRP材料的优良特性,采用C60高强混凝土,提出一种新型的CFRP-钢复合管约束型钢高强混凝土短柱组合形式。通过试验分析和有限元分析相结合的方式,深入研究该组合结构在轴向受压情况下的的力学性能,具体开展工作如下:（1）设计制作6根CFRP-钢复合管约束型钢高强混凝土短柱（CTCSRC-C）、9根钢管约束型钢高强混凝土柱（CTCSRC）、3根钢管型钢高强混凝土柱（CTSRC）、1根钢管约束高强混凝土柱、1根钢管高强混凝土柱,共计20个试件。以CFRP层数（0、2、4层）、外钢管厚度（2.75mm、4mm、5mm）、内钢管厚度（2.75mm、4mm、5mm）、内钢管位置（52.75/50、79/77、40/36）、内钢管形状（圆形钢、工字钢、X型钢）、钢管受力模式（A:轴向压力不直接作用于钢管;B:轴向压力直接作用于钢管）6组参数对混凝土试件进行轴压试验,观察并记录加载过程中混凝土试件的变形情况及破坏形态。（2）根据试验所测得数据绘制各组试件的荷载-位移关系曲线,分析六组参数变量对不同混凝土试件轴压承载力及延性的影响机理,探究CFRP布在不同加载模式作用下的约束效果;对钢管、型钢、CFRP和混凝土等各组分进行应力分析,研究核心混凝土在轴向作用下的应力变化情况,深入挖掘各材料成分间的相互作用关系,探索CFRP-钢复合管约束型钢混凝土柱与CFRP-钢复合管型钢混凝土柱受力机理的差异。（3）采用ABAQUS软件对CFRP-钢复合管约束型钢高强混凝土柱、CFRP-钢复合管型钢高强混凝土柱、钢管约束型钢高强混凝土柱、钢管型钢高强混凝土柱等多种组合结构进行有限元分析,深入挖掘各结构在轴向荷载下的受力状态及力学性能,通过试验数据证实有限元模型真实有效。对六组变量进行参数分析,研究其对组合结构力学性能的影响趋势,将试验数据曲线与有限元分析曲线进行拟合分析,回归得到一个更符合实际生产的CFRP-钢复合管约束型钢高强混凝土短柱承载力计算公式。
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