內(nèi)置CFRP管的方鋼管混凝土軸壓短柱失效分析及延性優(yōu)化

摘要：

為了分析內(nèi)置CFRP管（碳纖維增強(qiáng)塑料圓管）的方鋼管混凝土軸壓短柱失效原因，并探索延性優(yōu)化的方法，基于相關(guān)試驗(yàn)的文獻(xiàn)資料，采用有限元方法對軸壓短柱工況進(jìn)行計(jì)算，并結(jié)合試件剖析失效的原因。采用麥夸特法回歸分析，提出內(nèi)置CFRP管的方鋼管混凝土柱延性優(yōu)化初探計(jì)算式。結(jié)果表明：CFRP管破裂是內(nèi)置CFRP管的方鋼管混凝土軸壓短柱最終失效的主要原因；內(nèi)置CFRP管的方鋼管混凝土軸壓短柱的核心混凝土裂縫開展較普通方鋼管混凝土范圍更?。籆FRP管粘結(jié)長度不足，會導(dǎo)致內(nèi)置CFRP管的方鋼管混凝土軸壓短柱無法充分發(fā)揮力學(xué)性能。適當(dāng)提高碳鋼約束比ξf/ξs，可以改善和優(yōu)化內(nèi)置CFRP管的方鋼管混凝土軸壓短柱的延性性能。

關(guān)鍵詞：

方鋼管混凝土；CFRP管；有限元計(jì)算；失效；延性優(yōu)化

中圖分類號：

TU224

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：16744764（2014）040002206

隨著方形鋼管混凝土在實(shí)際工程中的應(yīng)用日趨廣泛以及研究的不斷深入，衍生出各類新型方鋼管混凝土。這些新型方鋼管混凝土大部分是通過某些措施（設(shè)置隅撐[1]、設(shè)置拉桿[2]、設(shè)置鋼肋[3]、復(fù)式鋼管[45]和外包CFRP[67]）來增強(qiáng)方鋼管對核心混凝土的約束作用或增強(qiáng)方鋼管的穩(wěn)定性，進(jìn)而提高方鋼管混凝土的極限抗壓承載力等力學(xué)性能。王先鐵等[89]對方鋼管混凝土框架與帶肋方鋼管混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)的研究均表明：較之良好的承載力，具有較高延性的結(jié)構(gòu)能更好地吸收與耗散地震能量，在抗震設(shè)計(jì)時顯得尤為重要。鋼管混凝土柱的軸壓破壞一般以混凝土壓碎作為標(biāo)志，提高鋼管混凝土柱的延性就相當(dāng)于增加混凝土壓碎前柱的變形能力或增加混凝土的極限壓應(yīng)變。郎，等：內(nèi)置CFRP管的方鋼管混凝土軸壓短柱失效分析及延性優(yōu)化

結(jié)合方鋼管混凝土的施工便利性以及碳纖維材料優(yōu)異的力學(xué)性能，李幗昌等[1014]對內(nèi)置CFRP管的方鋼管混凝土的力學(xué)性能展開了試驗(yàn)研究，分析了內(nèi)置CFRP管的方鋼管混凝土柱工作機(jī)理，并提出了承載力計(jì)算式。筆者對文獻(xiàn)[1415]的試驗(yàn)進(jìn)行對比，對部分短柱進(jìn)行剖解，分析短柱的承載力下降原因。利用ABAQUS通用有限元計(jì)算軟件進(jìn)行計(jì)算，明確延性影響因素，并探索延性優(yōu)化方法。