论文部分内容阅读
外套圆钢管加固受损CFST短柱是指在受损钢管混凝土试件外套钢管,在内外钢管之间填充混凝土,进而形成一个新的结构。受损钢管混凝土试件加固后具有良好的受力性能,承载能力得到大幅度提高。目前,针对钢筋混凝土柱加固的研究较多,加固方法较为成熟。但是对于钢管混凝土柱的加固研究较少,而且方法较为单一,主要集中在通过外缠碳纤维布进行加固。而当钢管混凝土构件外钢管受到损伤,荷载传递路径发生改变时,寻找一种合理的加固方法是十分有必要的。结合以往的研究方法,提出通过在受损CFST短柱外套钢管的加固方法。具体研究从以下几个方面进行。(1)试验共设计13组试件,其中1组为对比试件,3组为损伤试件、其他9组为加固试件,内钢管损伤率分别为5.05%,8.3%,12.4%三个等级,外套钢管壁厚分别为2mm、3mm、4mm三个等级。对以上试件进行轴压试验,观察试件的破坏形态,对比分析试件的荷载-位移曲线和内、外钢管的荷载-应变曲线。(2)依据试验数据分别绘制了外套钢管加固的CFST短柱的轴压承载力提高系数SI与内钢管套箍系数ξi、外钢管套箍系数ξa的关系曲线以及延性系数DI与ξi和ξa的关系曲线。研究结果表明:试件的延性受内、外钢管的双重影响,加固试件的延性系数在2.43-3.22范围内,试件C-IA-04延性最好。加固后试件承载力提高系数在2.63-3.62范围内。(3)将试验数据进行回归分析,得出核心混凝土强度提高系数与内、外套箍系数呈平面关系,并推导出外套钢管加固的CFST短柱极限承载力的计算表达式;基于极限平衡理论,结合MATLAB,1stOpt软件对钢管与核心混凝土应力状态进行分析,推导出外套钢管加固的CFST短柱的轴压承载力的计算表达式。(4)为了更加形象的分析试件的受力性能,利用ABAUQS有限元软件对所有试件进行了模拟,对受力过程中试件的变形、应力应变状态、极限承载力等进行分析,模拟结果与试验结果吻合良好。