CFRP-钢管活性粉末混凝土柱受压试验研究

基本信息
批准号:51778158
项目类别:面上项目
资助金额:60.00
负责人:焦楚杰
学科分类:
依托单位:广州大学
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:孙蓓,甘伟,王永霞,吕卫国,胡蝶,张国强
关键词:
活性粉末混凝土钢管纤维压缩
结项摘要

Reactive powder concrete ( RPC ) filled steel tube which pasted by carbon fiber reinforced polymer (CFRP), and the RPC is autoclaving-free and does not contain steel fiber. Firstly, compression experiments will be conducted on the CFRP-steel tubular RPC specimen, and the relationship between CFRP-steel tubular RPC mechanical performance and CFRP layers, strength of RPC , diameter, thickness, and slenderness ratio of steel tube, eccentricity will be studied. Secondly, based on the experiments, theoretical analysis will be aimed on the CFRP-steel tubular RPC, as follows: ① Refer to “Unified theory of concrete filled steel tube”, the CFRP-steel tubular RPC material constitutive model will be obtained;② The relationship between casing hoop steel coefficient and maximum bearing capacity of column will be considered, and the bearing capacity model of short column will be put forward; ③ Take elastic-plastic instability failure of middle long column into account,and by the tangent modulus theory, the bearing capacity model of middle long column will be put forward; ④ Take elastic instability failure of long column into account, and by Euler formula, the bearing capacity model of long column will be put forward; ⑤ Based on the fiber model method theory, the calculation program will be compiled to analyze the section stress of the eccentric compression column, and combined with the N-M curves from the experiments, the axis loading-moment formula of compression-bending member will be established. Finally, the compression performance of CFRP-steel tubular RPC will be simulated to understand the various phenomena including loading and deformation of specimen during compression experiments.

拟将碳纤维(CFRP)布粘贴于钢管外表面,钢管内灌注免蒸养、不含钢纤维的活性粉末混凝土(RPC)形成CFRP-钢管RPC复合构件。首先对CFRP-钢管RPC的受压力学性能进行试验研究,探索CFRP层数、RPC强度、钢管直径、壁厚、长细比、偏心率与CFRP-钢管RPC的力学性能之关系。然后基于试验结果,对CFRP-钢管RPC进行以下理论分析:①参照钢管混凝土统一理论,建立CFRP-钢管RPC材料本构模型;②分析套箍系数与构件极限承载力之间的关系,建立短柱承载力模型;③考虑中长柱的弹塑性失稳,采用切线模量理论,建立中长柱承载力模型;④考虑长柱的弹性失稳破坏,由Euler公式推导长柱承载力模型;⑤基于纤维模型法原理编写计算程序,对偏心受压柱进行截面分析,并结合实测的N-M曲线,建立压弯构件轴力-弯矩关联公式。最后对CFRP-钢管RPC试件的受压性能进行仿真,了解试验过程中试件内部受力和变形现象。

项目摘要

CFRP-钢管RPC柱具有承载力高、耐久性佳和延性较好的特点,可为现代化超高层、高耸、大跨度及大使用面积建筑提供一类性能优越的竖向构件。本课题以CFRP层数、钢管壁厚和RPC强度等级为变量参数,探讨了CFRP、钢管和RPC三类材料特性对于破坏模式的影响机制,分析了各类材料和构件的应力-应变曲线变化规律,并推导建立了短柱承载力理论计算模型。基于CFRP-钢管RPC短柱轴压性能试验,进行了中长柱和长柱的轴压性能和偏压性能试验,根据试验结果分析了试件的各类相关曲线和应变发展规律,建立了中长柱和长柱的承载力模型及偏压构件的轴力-弯矩关联公式。结合试验研究,对短柱、中长柱和长柱进行了有限元仿真,将仿真结果和试验结果进行了对比与验证分析。该课题研究成果可为CFRP-钢管RPC柱进一步的研究以及工程应用提供有效基础参数。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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