GFRP-高强钢焊接工字形截面轴压柱整体稳定性能研究

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近年来,纤维增强复合材料(FRP)加固钢结构逐渐成为了研究的热点。尽管目前国内外学者已经开展了一些关于CFRP加固轴压、偏压钢构件的试验和理论研究,但对于GFRP加固钢构件的研究很少,且目前的研究主要集中在FRP加固普通钢材构件方面,关于高强度钢材的加固还未涉及。因此,本文研究了GFRP加固高强钢焊接工字形截面轴压柱的整体稳定性能,具体研究内容如下:(1)对8根GFRP-高强钢焊接工字形截面试件(包括2根未加固试件,6根GFRP布加固试件)进行了轴心受压试验,探讨构件长细比和GFRP布粘贴厚度两个因素对构件整体稳定性能的影响。(2)采用ABAQUS有限元软件对试验试件进行模拟,有限元模型考虑了构件的初始缺陷和胶粘剂的作用,通过对比分析试验结果与有限元模拟结果,来验证本文所建有限元模型是否有效,并利用已验证的有限元模型进行参数化分析,研究GFRP布粘贴厚度、构件长细比以及GFRP布粘贴长度对构件稳定承载力的影响。研究表明:随着GFRP布粘贴厚度的增大,构件稳定承载力增大;随着构件长细比的增大,承载力反而下降,说明翼缘粘贴GFRP布对工字形截面长细比较小的构件(中长柱)承载力的增强效果更明显;以柱中为中心,GFRP布的粘贴长度为柱长的2/3时,就足以达到沿柱全长粘贴的效果。(3)在我国现行《钢结构设计标准》相关条款的基础上,采用英国钢结构加固指南中的换算截面法,建立了GFRP加固高强钢焊接工字形截面轴心受压构件稳定承载力计算公式。采用正交试验法,研究分析了构件长细比和GFRP布粘贴厚度对焊接工字形截面轴心受压构件稳定承载力影响的主次关系,并拟合出GFRP加固高强钢焊接工字形截面轴心受压构件稳定承载力的修正系数。
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