新型中空夾層混凝土組合結構短柱軸壓力學性能試驗研究和理論分析.pdf

1、組合結構由于在受力過程中可充分發(fā)揮各組成材料力學性能，而被廣泛用于實際工程。其中，中空夾層鋼管混凝土組合是近些年來備受關注的一種鋼—混凝土組合結構形式;其截面由兩個同心鋼管和鋼管夾層之間的混凝土組成。近些年，隨著不銹鋼和FRP等材料在土木工程領域的使用，特別是在一些對防腐要求較高的工業(yè)建筑和海洋結構工程中的廣泛使用，出現了用不銹鋼管或FRP材料代替中空夾層鋼管混凝土結構外層鋼管的新型中空夾層混凝土組合結構。目前，已針對中空夾層鋼管混凝土

2、結構開展了其在靜載、動載、耐久性、施工荷載等工況下力學性能的研究，但對新型中空夾層混凝土組合結構的研究還處于起步階段。因此，本文以不銹鋼管-混凝土-鋼管組合短柱和FRP-混凝土-鋼管中空夾層組合短柱為研究對象，開展了其軸壓力學性能的研究。主要內容包括:
　　(1)利用太原理工大學結構實驗室500t壓力機進行18根新型中空夾層混凝土組合短柱的試驗研究，其中，包括9根不銹鋼管-混凝土-鋼管組合短柱和9根FRP-混凝土-鋼管組合短柱。試

3、驗過程中采用位移計測試件的軸向壓縮變形，采用應變片測得試件中部縱向應變和橫向應變，通過靜態(tài)應變儀和計算機讀取數據。在不銹鋼管-混凝土-鋼管組合短柱軸壓試驗中主要以截面空心率為變化參數;在FRP-混凝土-鋼管組合短柱軸壓試驗中主要以外包FRP的層數為變化參數。試驗結果表明，不銹鋼管-混凝土-鋼管組合短柱的破壞始于不朽鋼管的局部屈曲，表現出良好的塑性變形能力;FRP-混凝土-鋼管組合短柱的破壞始于外包FRP的開裂，并在其達到極限承載力后迅速

4、喪失承載能力。
　　(2)利用ABAQUS計算軟件，建立了不銹鋼管-混凝土-鋼管組合短柱和FRP-混凝土-鋼管組合短柱在軸壓荷載作用下的有限元理論分析模型。在分析模型中定義了各組成材料的本構和接觸算法等，并將有限元計算的結果和試驗結果對比，以驗證理論計算模型的正確性。
　　(3)利用驗證后的理論分析模型，依據正交試驗原理，開展了系統(tǒng)的參數分析，討論了各變化參數對新型中空夾層組合短柱軸壓力學性能的影響規(guī)律和敏感性。其中，不銹鋼