frp管混凝土钢管组合柱式桥墩的应用研究

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1、华中科技大学硕士学位论文摘要FRP管-混凝土-钢管组合柱由外部FRP管、内部钢管以及在内外两管之间填充的混凝土三种材料组成，其独特的构造形式以及材料组成使其具有很多优点，如自重轻、承载能力高、延性好、便于施工、耐腐蚀性能优越、不需进行防火保护、经济性能良好等。近年来很多学者对其物理力学性能进行了大量的研究，但是迄今为止无论是静力研究还是动力研究均停留在实验阶段，尚未应用于工程实际。本文在现有研究成果的基础上结合有限元分析软件ANSYS对双管柱进行数值模拟实验，研究将其作为桥梁墩柱时的构造特性以及节

2、点连接方式和连接节点的设计计算方法，并与普通的钢筋混凝土圆柱墩相比以分析其经济性能，最后结合工程实例给出了该双管柱桥墩的构造方法及设计计算流程。主要结论如下：1、双管柱进行数值模拟实验表明FRP外管能有效提高构件的承载能力，同时随着FRP外管厚度的增加构件的承载能力也不断提高。2、通过分析钢管混凝土柱的连接方式提出了适合FRP管-混凝土-钢管组合柱的不同连接方案，同时给出了双管柱式桥墩连接节点的设计计算要点以及仿真分析方法。3、经济性分析表明，随着桥墩高度的增加以及墩身截面的加大，双管柱桥墩体现出

3、较好的经济性能，考虑到其施工上的快捷方便以及使用上的耐久性优势，可以认为它适宜作为桥梁结构的墩柱。4、归纳总结了FRP管-混凝土-钢管组合柱式桥墩的施工注意事项、施工流程，从而形成了一套可供参考的双管柱式桥墩的设计施工工艺。关键词：FRP管-混凝土-钢管组合柱桥墩应用研究连接节点经济性I华中科技大学硕士学位论文AbstractHybridFRP-concrete-steeldouble-skintubularcolumnisanewformofhybridmembersproposedinrece

4、ntlyyears.Thenewcolumnconsistsofanoutertubemadeoffiber-reinforcedpolymer(FRP)andaninnertubemadeofsteel,withthespacebetweenfilledwithconcrete.Inthisnewhybridcolumn,thethreeconstituentmaterialsareoptimallycombinedtoachieveseveraladvantagesnotavailablewi

5、thexistingbuildingmaterials.Theseadvantagesincludelightdeadweight,bigcarryingcapacity,goodductibility,convenientforconstruction,wellcorrosionresistance,withnoneedforfire-proof,goodeconomicalefficiencyetc.Inordertostudythenewhybridcolumn’smechanicalpro

6、pertiesagreatdealofresearchhasbeenproceededinrecentyears.Butwhetherstaticordynamicstudieshavebeenstayedintheexperimentalstagesofarandhavenotbeenappliedinengineeringpractice.Inthispaper,numericalsimulationanalysisofthenewhybridcolumnshavebeenconductedb

7、asedonthecurrentresearchachievementscombinedwiththefiniteelementanalysissoftwareANSYS.Thestructuralproperty,jointstructure,connectednodedesignandcalculationmethodofthenewhybridcolumnhavealsobeenstudiedwhenitwasusedasthebridgepiercolumn.Andthencompared

8、withtheordinaryreinforcedconcretecylinderpierstoanalyzeitseconomicperformance,atlastcombinedwiththeengineeringpracticetheconstructionmethodanddesigncalculationprocessofthenewhybridcolumnpierhavebeenproposed.Themainconclusionsareasfollows:First