frp管高强混凝土钢管组合短柱轴压性能试验研究

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1、摘要摘要FRP管-混凝土-钢管组合柱（HybridFRP-concrete-steeldouble-skintubularcolumns，简称HybridDSTCs）是香港理工大学滕锦光教授提出的一种新型的FRP组合结构。这种组合柱由FRP外管、钢材内管以及两者之间填充的混凝土三部分组成。这种组合方式将FRP、钢材和混凝土三种材料有机的、最优的组合起来。其优点包括良好的抗腐蚀能力、优越的抗震能力和施工方便等。目前的研究表明，这种新型组合柱中的混凝土被FRP管和钢管有效的约束，内部钢管受到混凝土的径向压力而

2、使屈曲被延迟或避免，从而使得这种新型的组合柱有很好的延性。但目前的研究局限于普通强度的混凝土，尚未对FRP管-高强混凝土-钢管组合柱进行研究。本文将针对FRP管-高强混凝土-钢管组合柱进行试验研究，具体工作如下：（1）进行10个高强混凝土柱的单调轴压试验，其中包括6个FRP管-高强混凝土-钢管组合柱（包括2种空心率，2种FRP种类），2个FRP约束高强混凝土实心柱和2个FRP约束高强混凝土空心柱。（2）分析各种截面形式的柱子破坏模式，并考察空心率、FRP种类以及截面形式对于柱子的延性，承载力以及混凝土的力

3、学性能的影响。研究表明：空心率对于FRP管-高强混凝土-钢管组合柱的混凝土破坏形态有较大影响；FRP约束高强混凝土实心柱呈剪切破坏的形态；FRP的极限断裂应变对于FRP管-高强混凝土-钢管组合柱的混凝土强度提高以及试件的整体延性有较大影响。（3）对滕锦光教授等提出的FRP约束混凝土的设计模型进行了验证和修正，得到了同时适用于普通强度混凝土和高强混凝土的FRP约束混凝土的设计模型；对余涛等提出的FRP管-混凝土-钢管组合柱的设计模型进行了验证和分析，并经修正得到了考虑混凝土强度影响的FRP管-高强混凝土-钢

4、管组合柱的设计模型。关键词FRP管-混凝土-钢管组合柱，FRP约束混凝土柱，高强混凝土，轴压短柱-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractHybridFRP-concrete-steeldouble-skintubularcolumns(hybridDSTCs)areanewformofhybridcolumnsrecentlyproposedbyProf.J.G.TenginTheHongKongPolytechnicUniversity.Thecolumnconsistsofanoutert

5、ubemadeoffiber-reinforcedpolymerandaninnertubemadeofsteel,withthespacebetweenfilledwithconcrete.Thisnewhybridcolumnintegratesallthethreeconstituentmaterialsoptimallytoachieveseveraladvantagesoverexistingcolumns,suchastheirexcellentcorrosionresistance,high

6、seismicresistanceandeaseforconstruction.Existingresearchhasconfirmedthattheconcreteinthenewcolumnisveryeffectivelyconfinedbythetwotubesandlocalbucklingoftheinnersteeltubeiseitherdelayedorsuppressedbythesurroundingconcrete,leadingtoaveryductileresponse.How

7、ever,allexistingresearchwaslimitedtonormalstrengthconcrete(NSC),andthereisnoresearchonhybridDSTCswithhighstrengthconcrete(HybridHSCDSTCs)yet.Thisthesispresentsthefollowingworks:(1)Atotalof10highstrengthconcrete(HSC)columnswastestedundermonotonicaxialcompr

8、ession,including6hybridHSCDSTCswhichcover2voidratiosand2FRPtypes,2FRP-confinedsolidcolumnswithHSC(HSCFCSCs)and2FRP-confinedhollowcolumnswithHSC(HSCFCHCs).(2)Thedifferenceofthefaliuremodesbetweendifferentcrosssection