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内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土压弯构件由方钢管、混凝土以及碳纤维三种材料组合而成,将方钢管与利用碳纤维布制作而成的CFRP圆管同心放置,然后再浇灌高强混凝土,与此同时,内填高强混凝土被CFRP圆管分割成两部分,即核心混凝土和夹层混凝土。三种材料的相互作用不但克服了普通方钢管高强混凝土对其核心混凝土的约束主要集中在角部的缺点,而且还提高了整个构件的抗弯承载力,同时使其延性得到有效改善。鉴于此,笔者利用有限元软件ABAQUS,基于合理的材料应力-应变本构模型及构件组成材料的破坏准则,对内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土压弯构件的力学性能进行有限元模拟分析。
本文利用有限元软件ABAQUS对单向荷载作用下普通方钢管高强混凝土压弯构件和内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土压弯构件进行有限元模拟分析。通过改变试件含钢率和CFRP配置率,对内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土压弯构件的工作机理进行研究。分析构件中方钢管和CFRP圆管在弯矩,曲率曲线中所对应的特征点的Mise应力分布情况,夹层混凝土及核心混凝土在弯矩-曲率曲线中所对应的特征点的纵向应力分布情况。通过分析可知,含钢率有助于提高压弯构件的抗弯承载力,CFRP配置率在提高压弯构件承载力的同时,还能克服高强混凝土延性差,呈脆性破坏的缺点。
通过利用有限元软件ABAQUS,本文对往复荷载作用下普通方钢管高强混凝土压弯构件和内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土压弯构件进行有限元模拟分析。通过改变试件混凝土强度等级、CFRP配置率和轴压比,对往复荷载作用下内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土压弯构件的工作机理进行研究,绘制往复荷载作用下内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土压弯构件的荷载-荷载滞回曲线,分析混凝土强度等级、CFRP配置率和轴压比对压弯构件荷载-位移曲线的影响。绘制内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土压弯构件的荷载-位移典型骨架曲线。通过分析可知:压弯构件荷载-位移滞回关系曲线没有明显的下降段,滞回曲线形态饱满。并通过考察压弯构件刚度、强度及耗能能力等抗震指标,对内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土压弯构件的抗震性能进行全面评价分析。