基本信息
- 項目名稱：
- GFRP管鋼骨高強混凝土偏壓柱受力過程仿真模擬
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 為進一步研究GFRP管鋼骨高強混凝土偏壓柱的受力性能，對其在偏心受壓荷載作用下的整個受力過程進行分折?；谄浇孛婕俣ǖ挠邢迼l帶法，根據(jù)現(xiàn)有加固理論及相關技術規(guī)程編制了GFRP管鋼骨高強混凝土偏壓柱承載力計算程序。利用該程序計算得到荷載與變形的關系曲線，以及混凝土強度、長細比、偏心距、含骨率對荷載-變形的影響曲線。
- 詳細介紹：
- GFRP管鋼骨高強混凝土柱是在纏繞成型的GFRP管中埋設型鋼，然后填充混凝土而形成組合柱。該組合柱主要通過GFRP管對混凝土的約束，迫使混凝土處于三向受力狀態(tài)，從而達到提高混凝土強度的目的。同時，鋼骨分擔了混凝土的部分軸力，致使組合柱的承載能力有所提高，外圍混凝土阻止或緩解了鋼骨局部屈曲現(xiàn)象的產(chǎn)生，是一種合理的組合結構形式。在實際工程中，由于荷載作用位置的不定性、混凝土不均勻性以及施工偏差等原因都可能產(chǎn)生偏心，形成偏心受壓柱，所以偏心受壓是GFRP管鋼骨高強混凝土組合柱在實際工程中最主要的受力形式之一。為此，掌握其受力性能和一般規(guī)律對工程應用有著很重要的指導意義。目前，國內(nèi)外已有專家研究了GFRP管混凝土柱的受力性能，國內(nèi)對該組合柱力學性能研究尚比較少見。為此，在計算機仿真分析方面的研究比較缺乏。筆者根據(jù)文獻[12-13]，利用數(shù)值計算方法，考慮了材料的非線性，編制了加固結構偏壓承載力計算程序，對GFRP管鋼骨高強混凝土偏壓組合柱從加載至破壞的整個過程進行了分析，給出了荷載—撓度曲線。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 軸壓狀態(tài)是GFRP管鋼骨高強混凝土柱最理想的受力狀態(tài)，但是，在實際工程中，由于荷載作用位置的不定性、混凝土不均勻性以及施工偏差等原因都可能產(chǎn)生偏心，所以偏心受壓狀態(tài)是組合柱在實際工程中最重要的受力形式，為此，掌握其受力性能和一般規(guī)律對工程應用有著很重要的意義。為此為了便于設計，根據(jù)GFRP管鋼骨高強混凝土偏心受壓柱承載力計算公式。利用纖維模型法編制非線性分析程序，對偏壓柱進行非線性全過程分析。
科學性、先進性及獨特之處
- 國內(nèi)對GFRP管鋼骨高強混凝土組合柱力學性能研究尚比較少見。為此，在計算機仿真分析方面的研究比較缺乏。本文利用數(shù)值計算方法，考慮了材料的非線性，編制了結構受力全過程計算程序，對GFRP管鋼骨高強混凝土偏壓組合柱從加載至破壞的整個過程進行了分析，給出了荷載—撓度曲線，計算的結果與試驗結果吻合良好。證明了該程序的正確性?？蔀樵摻Y構應用奠定基礎。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 構件是在纏繞成型的GFRP管中埋設型鋼，然后填充混凝土而形成組合柱。該組合柱主要通過GFRP管對混凝土的約束，迫使混凝土處于三向受力狀態(tài)，從而達到提高混凝土強度的目的。同時，鋼骨分擔了混凝土的部分軸力，致使組合柱的承載能力有所提高，外圍混凝土阻止或緩解了鋼骨局部屈曲現(xiàn)象的產(chǎn)生，是一種合理的組合結構形式。本計算機仿真程序經(jīng)過試驗驗證了其正確性，為該結構構件的實際應用提供設計依據(jù)。
學術論文摘要
- 為進一步研究GFRP管鋼骨高強混凝土偏壓柱的受力性能，對其在偏心受壓荷載作用下的整個受力過程進行分析。方法 基于平截面假定的有限條帶法，根據(jù)現(xiàn)有加固理論及相關技術規(guī)程編制了GFRP管鋼骨高強混凝土偏壓柱承載力計算程序。結果 利用該程序計算得到荷載與變形的關系曲線，以及混凝土強度、長細比、偏心距、含骨率對荷載-變形的影響曲線。計算表明 試件極限承載力隨長細比的增大而減小，構件曲線的彈性階段逐漸縮短，剛度逐漸喪失；試件極限承載力隨偏心距的增大而減小；構件延性能有所改善；試件極限承載力隨混凝土強度的提高而提高，計算的結果與試驗結果吻合良好，為實際設計提供依據(jù)。
獲獎情況
- 無
鑒定結果
- 無
參考文獻
- Zhenyu Zhu, Iftekhar Ahmad, and Amir Mirmiran. Splicing of Precast Concrete-Filled FRP Tubes. Journal of Composites for Construction, Vo1.10, No.4, 2006: 345-356.
同類課題研究水平概述
- 將混凝土澆筑于FRP管中是一種新型組合結構，最初由美國學者Amir mirmiran提出。這種新型組合結構具有非常突出的優(yōu)點，收到了國內(nèi)外學者的廣泛關注。該組合結構能很好地適應現(xiàn)在工程結構向高聳、大跨、重載、耐久等方向的發(fā)展，正被越來越廣泛的應用于橋梁、工業(yè)與民用建筑、海洋及地下工程中。美、加、日及歐洲一些發(fā)達國家對FRP管混凝土組合結構進行了許多深入的理論和實驗研究。美國維吉尼亞州的一座大橋46根預制樁成功的應用了這種組合結構。 本文研究的GFRP(Glass fiber reinforced polymer)管SRC組合構件是在GFRP管內(nèi)設置型鋼，然后澆注高強混凝土而形成的一種新型組合結構形式。在GFRP管鋼骨高強混凝土組合結構中，一方面，內(nèi)部鋼骨受到外圍混凝土約束 ，避免或延緩了鋼骨局部屈曲現(xiàn)象的發(fā)生，鋼骨增加了組合構件的抗剪能力和抗震延性；另一方面，由于混凝土的存在，緩解了GFRP管這種薄壁構件的屈曲穩(wěn)定，同時，由于GFRP管的約束作用，使核心混凝土受縱向荷載作用時，其橫向變形受到限制，處于三向受力狀態(tài)，提高了混凝土的抗壓強度，特別是改善了高強混凝土（高強混凝土）的抗震延性。GFRP管還可以作為澆筑其核心混凝土的模板，可節(jié)省支模費用，加快施工速度。 隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，F(xiàn)RP混凝土結構在工程中已經(jīng)得到了一些應用，并已初步顯示出其對舊建筑物的加固改造、新建筑物的優(yōu)點，然而，F(xiàn)RP管鋼骨高強混凝土組合結構對改善構件抗震性能、減小構件截面尺寸、提高建筑物的綜合經(jīng)濟指標等具有很大潛力，該組合結構在我國將進一步得到應用，為此，對該組合結構受力性能及計算理論進行研究具有現(xiàn)實意義。
