cfrp钢管混凝土轴压构件试验研究

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1、万方数据乏．9o龟．篝．o9月沈阳建筑大学学报(自然科学版)Sep．2006第22卷第5期JoumalofshenyangJianzhuun“ersity(Nat眦al蠡ence)v01．芝2，No．5文章编号：1671—2021(2006)05—0709—04CFRP一钢管混凝土轴压构件试验研究王庆利1，李宁2，韩佛1，朱贺飞1(1．沈阳建筑大学土木工程学院，辽宁沈阳110168；2．沈阳市开发建设管理办公室，辽宁沈阳110013)摘要：目的了解圆截面CFRP一钢管混凝土轴压构件的静力性能。分析长径比和弯曲增强系数对该类构件极限承载力和承载力提高率的影响．方法对12根构

2、件开展静力试验并对试验结果进行分析．结果对于长径比较大的试件。纵向受拉区柱中截面纵向CFRP先于纵向受压区柱中截面环向CFRP断裂；对于长径比较小的试件，纵向受压区柱中截面环向CFRP先于纵向受拉区柱中截面纵向CFRP断裂．试件的载荷一柱中挠度曲线可以分为弹性阶段、弹塑性阶段、塑性阶段和下降段；笔者研究对象的延性优于FRP筒内填混凝土轴压构件．结论在长径比相同的条件下。随着弯曲增强系数的增加，极限承载力提高；在弯曲增强系数相同的条件下，随着长径比的增加，极限承载力降低．在长径比相同的条件下，承载力提高率近似随着弯曲增强系数的增加而线性提高；在弯曲增强系数相同的条件下，纵向

3、CFRP对于较大长径比试件的极限承载力提高效果比较显著．关键词：圆截面CFRP一钢管；内填混凝土；轴压构件；试验研究；长径比；弯豳增强系数；承载力；承载力提高率中圈分类号：Tu393文献标识码：A近年来，国内外对于筒体内填混凝土结构的研究较为深入，应用也较多．该类结构的代表形式有钢管混凝土结构[卜2】和FRP筒内填混凝土结构(3-4】．此外，也有学者开展了CFRP一钢管混凝土构件的静力性能研究工作[5q】．本文通过12个中等长径比(L／D，其中，L为柱长，D为钢管外径)CFRP一钢管混凝土轴压构件的静力压缩试验，初步探讨了该类构件的受力性能．1试验概况1．1试件设计共计1

4、2个试件，主要参数为长径比和弯曲增强系数砑．可=A。n，。f／(A。，y)(1)其中：A。fl为纵向CFRP的横截面积；，。f为CFRP筒极限拉伸强度；A。和^分别为钢管的横截面积和屈服强度．D均为133mm，环向CFRP层数m均为1，单层CFRP厚度0．111mm，混凝土立方试块抗压强度^。均为55MPa，钢管壁厚￡。均为4．5mm．其他参数与极限承载力P。见表1，其中，竹为纵向CFRP层数．表1试件部分参数与承载力实测值收稿日期：2006—02—28基金项目：国家自然科学基金(50408032)；辽宁省自然科学基金(20031001)；辽宁省教育厅科研项目计划青年基金

5、(2004F107)作者简介：王庆利(1972一)，男，教授，博士后，主要从事结构工程研究．万方数据710沈阳建筑大学学报(自然科学版)第22卷1．2试件制作首先按照要求的尺寸加工空无缝钢管，对应每个试件加工两块200mm×200mm×20mm的盖板，保证盖板和钢管的几何中心对中，先将空钢管的一端与盖板焊接，采用坡口焊形式，待浇筑混凝土后，再将钢管的另一端与盖板焊接，保证焊缝的质量．由标准拉伸试验得到．厂，，钢材极限强度厂l，和弹性模量E。等指标(见表2)．表2钢材性能指标的平均值混凝土采用PⅡ42．5R硅酸盐水泥；中粗砂；碎石颗粒直径为5～15mm；另添加1％的减水剂．

6、混凝土配合比见表3．表3混凝土配合比最后缓慢连续加载直至试验结束．采用uG蝴一70A静态数据采集系统采集数据，同时记录和绘制载荷(P)一柱中挠度(艿)曲线．2试验现象与结果2．1试验现象试件的破坏形态主要与L／D有关．对于L／D较大的试件，从加载到大约0．85P。时，纵向受拉区柱中截面纵向CFRP(如果竹≠O)开始断裂并逐渐增多(见图1(a))，此后，纵向受压区柱中截面环向CFRP开始断裂(见图1(b))，承载力达到P。试件宣告破坏；钢管没有凸曲，接近于稳定破坏．对于L／D较小的试件，在大约0．85P．，时，纵向受压区柱中截面环向CFRP开始断裂并逐渐增多，之后，纵向受拉

7、区柱中截面纵向CFRP(如果行≠0)开始断裂，承载力达到P。，试件宣告破坏；试件一般出现局部凸曲，接近于强度破坏；个别试件首先是纵向受压区柱端部环向CFRP先断裂再延伸至整个受压区．混凝土立方试块抗压强度由相同条件下成型养护的边长为150mm的立方试块测得．在浇筑混凝土时，首先将钢管直立，使未焊接盖板的一端向上，采用分层灌入法从顶部灌入，每灌入一层，即在振捣台上或用巾50插入式振捣棒伸入钢管内部振捣，直至混凝土密实，并使混凝土略高于钢管端部．待养护28d后，用角磨机将混凝土面与钢管端部截面找齐，此时可焊接另一块盖板，尽可能保证