FRP-鋼組合構(gòu)件受壓承載力計算方法研究.pdf

1、碳纖維增強復(fù)合材料（CFRP）是近年來熱門研究課題之一，其應(yīng)用日益廣泛。目前，CFRP在加固和修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)方面已經(jīng)有了比較系統(tǒng)的研究，但是在鋼結(jié)構(gòu)方面的應(yīng)用尚顯不足。為此，本文對FRP-鋼組合構(gòu)件受壓承載力進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。
　　首先，本文對FRP-鋼組合構(gòu)件受壓承載力進(jìn)行了試驗研究，試驗包括12個粘貼CFRP的方鋼管試件和3個未粘貼的對比試件。本次試驗重點研究構(gòu)件截面尺寸、CFRP粘貼方向（橫向粘貼和縱向粘貼）及CF

2、RP與鋼板的配置強度比（CFRP厚度與其彈性模量的乘積和鋼板厚度與其彈性模量的乘積之比）對組合構(gòu)件受壓承載力的影響。研究表明，粘貼CFRP對提高構(gòu)件受壓承載力有明顯的效果。隨著構(gòu)件截面寬度的增加，構(gòu)件承載力的提高程度有所降低;承載力提高的程度與CFRP與鋼板的配置強度比成正相關(guān)的關(guān)系。縱向粘貼CFRP對FRP-鋼組合構(gòu)件的受壓承載力提高效果優(yōu)于橫向粘貼CFRP時的效果。
　　其次，本文通過對FRP-鋼組合構(gòu)件受壓時受力情況的分析，

3、提出了構(gòu)件的計算簡圖，簡圖將構(gòu)件分為轉(zhuǎn)角區(qū)構(gòu)件和平面區(qū)構(gòu)件。構(gòu)件的受壓承載力由三部分組成，即平面區(qū)構(gòu)件的抗壓承載力、轉(zhuǎn)角區(qū)構(gòu)件的抗壓承載力和轉(zhuǎn)角區(qū)構(gòu)件對平面區(qū)構(gòu)件的約束。通過對簡化簡圖的受力分析，得到構(gòu)件的承載力計算公式，并給出了荷載-位移曲線。通過與試驗結(jié)果的對比，驗證了承載力計算公式在一定范圍內(nèi)的有效性。
　　最后，本文建立了FRP-鋼組合構(gòu)件受壓承載力分析的有限元模型，對可能影響有限元數(shù)值模擬結(jié)果的各種因素進(jìn)行了討論，主要包

4、括單元類型、材料屬性、接觸處理、網(wǎng)格劃分、邊界條件及加載方式、分析方法等。將有限元數(shù)值模擬得到的破壞模式、峰值荷載、荷載-位移曲線分別與試驗得到的破壞模式、峰值荷載、荷載-位移曲線進(jìn)行對比，結(jié)果表明本文建立的有限元模型能夠準(zhǔn)確的模擬FRP-鋼組合構(gòu)件受壓時的破壞模式、峰值荷載、荷載-位移曲線，具有良好的可靠性和適用性。最后基于有限元模型對影響CFRP加固效果的參數(shù)進(jìn)行了分析，進(jìn)一步驗證了FRP-鋼組合構(gòu)件的受壓承載力，隨CFRP與鋼板配