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圆形FRP-钢复合管混凝土柱力学性能研究

曹兴  
【摘要】:FRP-钢复合管混凝土是通过钢管外侧纵、横向复合纤维材料形成复合管,内部填充混凝土得到的一种新的组合结构,从而使钢管内的核心混凝土处于FRP和钢管的双重约束之下,以提高钢管混凝土的承载力。 本文在目前已有的研究基础上进行补充性的研究。首先,提出了FRP-钢复合管混凝土结构的施工工艺;随后,研究了圆形FRP-钢复合管混凝土短柱在单调轴压荷载下的力学性能,并应用大型有限元软件ABAQUS对FRP-钢复合管混凝土轴压构件进行数值模拟,将试验与模拟相比较;最后,将试验研究结果应用到工程实际。通过以上研究,可以得出以下主要结论: (1)FRP-钢复合管混凝土结构的施工工艺,包括钢管加工→浇筑混凝土→钢管外壁打磨→粘贴纤维→涂刷纤维复合材料专用涂料。 (2)圆形FRP-钢复合管混凝土短柱承受单调轴压荷载时,无论是CFRP还是BFRP,或者是两者的混杂,随着层数的增加,极限承载力均有不同程度的增加;相同层数的纤维时,CFRP承载力提高明显优于BFRP。结合相关试验数据,推导了圆FRP-钢复合管混凝土柱的承载力简化计算公式,计算与试验吻合较好。通过有限元软件对FRP-钢复合管混凝土轴压短柱进行数值模拟,模拟曲线和试验曲线吻合良好。 (3)根据研究成果将FRP-钢复合管混凝土结构应用于实际桥墩,对FRP-钢复合管混凝土桥墩的设计、施工进行了较为深入的研究,提出了FRP-钢复合管混凝土桥墩施工技术要点和关键工艺。


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