CFRP加固不锈钢管混凝土受弯性能研究

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未来不锈钢管混凝土由于不锈钢本身具有的优势将会越来越多运用在工程上。因为工程上的一些问题,不得不加固不锈钢管混凝土,而CFRP是良好的加固材料。CFRP加固钢管混凝土已经有大量相关研究,而不锈钢管混凝土将会在未来,广泛的运用,因此有必要研究CFRP加固不锈钢管混凝土的力学性能。而本文主要研究的是CFRP加固不锈钢管混凝土受弯构件的受弯性能。本文主要分为两种试验方案:一种为圆管,另一种为方管。本文通过试验和有限元模拟的方法全面解析了CFRP加固不锈钢管混凝土的受弯构件的可行能力。本文通过试验的方式得出了构件的失效和破坏模式情况:其中圆管构件会发生CFRP跨中区域被拉断破坏和CFRP环向开裂破坏两种情况;而方管构件则会发生CFRP跨中区域被拉断破坏和不锈钢管发生侧面屈曲和边角部开裂的破坏两种情况。本文将CFRP加固效率系数β对受弯构件抗弯性能的影响进行了分析,研究成果表明,β值越大,则CFRP加固不锈钢管混凝土受弯构件的效果越好,加固后的构件的抗弯性能越好。而对于CFRP加固不锈钢方管混凝土受弯构件,本文建议CFRP只加固高厚比小的不锈钢方管混凝土受弯构件。本文通过对构件的有限元模拟进行比较和分析,从计算数据结果、计算构件的弯矩-跨中挠度曲线、计算构件的破坏模式图和试验结果的对比,表明本文的有限元模拟和试验得出的结果较相同。本文还研究了CFRP加固不锈钢管混凝土受弯构件中不锈钢管和混凝土应力、应变等的分布规律。本文通过有限元模拟对不锈钢管与混凝土相互作用力的研究表明,不锈钢管对混凝土有很好的约束作用。本论文最后还运用参数分析的方法推导出了CFRP加固不锈钢管混凝土受弯构件的极限抗弯承载力计算公式和使用阶段抗弯刚度公式。本文得出的结论对实际工程有一定的指导意义,并且为CFRP加固不锈钢管混凝土的研究提供了一定的帮助。
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