内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土偏压短柱试验教学提纲.docx

此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除此文档仅供学习和交流此文档仅供学习和交流此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除此文档仅供学习和交流2009年09月第25卷第5期沈阳建筑大学学报(自然科学版)JournalofShenyangJianzhuUniversity(NaturalScience)Sep.2009Vol.25,No.5文章编号:1671-2021(2009)05-0871-06内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土偏压短柱试验李帼昌1,侯东序1,李宁2(1.沈阳建筑大学土木工程学院,辽宁沈阳110168;2.沈阳市房地产开发建设管理办公室,辽宁沈阳110003)摘要:目的研究内置CFRP圆管的方钢管钢管高强混凝土试件受力特点,解决方钢管混凝土构件在实际工程中的缺陷问题.方法利用PVC管为模管缠制CFRP圆管后,将其内置于方钢管之中并浇筑高强混凝土,待养护期后在500N压力机上进行偏压试验并对所得试验结果进行计算分析.绘制了荷载-应变等曲线分析了组合材料的协同工作性能;总结偏压荷载作用下组合材料泊松比的变化规律.结果偏心率越大,试件承载力越小.平均偏心率增加715%,试件承载力下降20%;含钢率越大试件承载力越大,平均钢管增厚1mm,试件承载力增加1316%;CFRP平均增加一层,试件承载力提高约10%.此种新型组合试件同普通钢管混凝土试件相同存在大小偏压,其界限偏心率为013.结论CFRP材料强度很高但延性较差.可见该组合试件较好的符合平截面假定.同一偏心率的构件在各级荷载作用下,其中和轴位置基本在同一个微小范围内向加载一侧移动,而且随着偏心率的增大,中和轴位置不断靠近受压一侧.关键词:方钢管;高强混凝土;内置CFRP圆管;偏心受压中图分类号:TU393文献标志码:A0引言近年来,国内外对钢管混凝土的研究较为深入,钢管混凝土结构在工程中的应用也日趋广泛,更多的人尝试着开发钢管混凝土更大的应用潜力[1].钢管混凝土组合柱越来越多地受到人们的青睐,越来越广范地应用于结构工程当中.同时,对钢管混凝土组合柱进一步的探索也从未停步,在前人研究的成果基础上,尝试着开发钢管混凝土柱更大的潜力,随之出现了一大批新型的钢管混凝土组合柱[2].尽管已经有许多学者研究过钢管高强混凝土的受力性能,但是相对来说对于高强混凝土在钢管混凝土中的性能和作用仍需要进一步的研究[3].由于高强混凝土标号高配制配合比不太好控制,且骨料粒径和黏性较大不方便泵送灌注,大多数研究者都采用普通混凝土或者不高于C80的高强混凝土作为研究对象,而回避了C80以上高强混凝土在钢管混凝土中的研究.由于方钢管几何形状独有的特点,其施工方便,构件节点部位容易处理,因此受到许多工程师们的青睐.但是由于方钢管混凝土在受荷时在角部会产生应力集中现象而率先破坏,所以方钢管对核心混凝土的约束效应不及圆钢管混凝土.近年来在对钢管混凝土新型组合柱的研究中,对方钢管的研究相对于圆钢管还相差很多.FRP是一种新兴的建筑材料,将其与钢管混凝土联合应用越来越多受到重视,笔者提出的新型组合柱就是其中一种形式.工程实践中,偏心受压往往比轴心受压应用更加广泛,因此研究偏心受压短柱的力学性能有着重要的意义.笔者在内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土短柱的试验基础上,对14根新型组合收稿日期:2008-10-24基金项目:国家自然科学基金项目(2008-k2-26)作者简介:李帼昌(1964—),女,教授,博士后,博士研究生导师,主要从事钢与混凝土组合结构研究.短试件在5000kN压力机上进行了偏压试验,研究该类构件的力学性能.1试验概况本试验中试件采用的主要参数有含钢率,偏心距和CFRP相对配置率,混凝土采用C90高强混凝土.材料力学性能指标见表1.表1材料性能指标同,但是两层CFRP缠绕方法不同,C3属双层横向缠绕,而考虑本试验为偏压,有一个弯的荷载存在,因此设计了一个双层异向的C4试件进行对比研究,A3～A4同理.通过对比发现,虽然偏心受压试件在受荷过程中存在一个弯矩作用,但是内置双层异向CFRP管的试件承载力还是略高于内置双层同向CFRP管的试件,这说明对于CFRP管横向约束作用还是起主要作用.厚度/材料mm屈服强度/MPa极限强度/MPa弹性模量/MPa钢材431341621000053204236335423高强混凝土909039200CFRP0116719881988145000内CFRP管和外钢管构件截面图见图1.内CFRP管和外钢管应变测点位置均在构件1/2高度处,前后左右各一点,内外管位置相对应,每点均在纵横布置两个相互垂直的电阻应变片以测试加载过程中两个方向应变,CFRP管上采用3mm×10mm型应变片,外钢管上采用3mm×2m