【摘 要】
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近20年来为解决传统钢筋混凝土结构日益暴露出的耐久性问题,FRP（Fiber Reinforced Polymer）以其轻质高强及良好的耐腐蚀性在土木工程领域受到越来越广泛的关注和应用。新型组合构件FRP管-混凝土-钢管组合柱能充分发挥FRP、混凝土和钢材各自的优势,具有广阔的应用前景。目前,机制砂在土木工程领域的应用已经较为普遍和成熟,但采用机制砂混凝土作为填充物应用于双管约束组合结构的研究还相
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近20年来为解决传统钢筋混凝土结构日益暴露出的耐久性问题,FRP（Fiber Reinforced Polymer）以其轻质高强及良好的耐腐蚀性在土木工程领域受到越来越广泛的关注和应用。新型组合构件FRP管-混凝土-钢管组合柱能充分发挥FRP、混凝土和钢材各自的优势,具有广阔的应用前景。目前,机制砂在土木工程领域的应用已经较为普遍和成熟,但采用机制砂混凝土作为填充物应用于双管约束组合结构的研究还相对较少,因此本文针对GFRP管-机制砂混凝土-钢管空心组合柱开展了轴压和偏压性能试验,为其在工程实际应用提供依据,主要的研究内容及结论如下:本文开展了7组不同参数的GFRP管-机制砂混凝土-钢管空心组合柱的轴压试验,基于试验结果,分析了空心率、钢管径厚比、夹层机制砂混凝土强度和GFRP管厚度对其轴压下极限承载力和变形性能的影响。结果表明:组合柱的破坏形态与其空心率有关;GFRP管的厚度和钢管径厚比对组合空心柱的轴压极限承载力及其约束效应的影响较为显著,其轴压极限承载力随GFRP管厚度增大近似呈线性增长,随钢管径厚比的减小而显著提升;夹层机制砂混凝土的极限应力随着GFRP管的厚度增大而增大,随钢管径厚比增大而减小。空心率和夹层机制砂混凝土的强度对组合柱的延性有一定影响,对其轴压力学性能的影响较小。通过10组GFRP管-机制砂混凝土-钢管空心组合柱的偏压试验,以偏心距、空心率和机制砂混凝土强度为主要参数,得到了其在偏心荷载下的破坏特征、极限承载力、变形性能和不同受力阶段及构件不同位置的应变分布规律。结果表明:偏心距对双管约束空心组合柱的偏压极限承载力影响较为显著,机制砂混凝土的强度与空心率对其影响较小。随偏心距的增大,试件极限承载力呈非线性下降;试件的破坏形态与偏心距有关,偏心距较大的试件易发生端部过早破坏;偏心荷载作用下,在加载初始阶段,双管空心组合柱绝大部分区域处于受压状态,且随着荷载的增加,受拉区域面积逐渐扩大;偏心距越大或空心率越小,试件最终破坏时中性轴也越接近截面中心线,试件的全截面环向应变关于偏压方向近似对称分布。最后本文验证了现有的两种双管空心组合柱轴压承载力计算方法的准确性,并基于其中较为精准的计算方法,对双管空心组合短柱的偏压承载力简化计算公式进行了探讨。
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