CFRP-不锈钢夹层管混凝土柱轴压试验及承载力计算方法

• Published in: 华南理工大学学报（自然科学版） Vol. 52; no. 1; pp. 1 - 14
• Main Authors: 陈宗平, 覃伟恒, 梁宇涵, 周济
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 南宁学院 土木与建筑工程学院,广西 南宁 530200 2024; 广西大学 土木建筑工程学院,广西 南宁 530004; 广西大学 工程防灾与结构安全教育部重点实验室,广西 南宁 530004%广西大学 土木建筑工程学院,广西 南宁 530004
• Subjects: 不锈钢; monotonic axial com-pression; energy dissipation; 海水海砂混凝土; 单调轴压; stainless steel; bearing capacity calculation; 碳纤维增强复合材料; seawater sea sand concrete; 能量耗散; 承载力计算; carbon fiber-reinforced polymer
• ISSN: 1000-565X
• DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.220773

TB442; 为了提升薄壁不锈钢结构的承载性能和耐久性,在不锈钢管内外壁粘贴碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber-Reinforced Polymer,CFRP)复合约束海水海砂混凝土,制得一种CFRP-不锈钢夹层管海水海砂混凝土结构.以CFRP粘贴层数和方式为变化参数,对18个短柱试件进行了单调轴心受压试验,观察了试件的受力破坏过程及形态,获取了荷载-位移曲线和材料应变分布数据,分析了试件轴压力学性能的变化规律.结果表明:内外贴CFRP能有效地提高结构的承载能力和变形能力;无CFRP和内贴CFRP试件的破坏形态均为剪切破坏,但破坏形态会随着外贴CFRP层数的增加向腰鼓破坏转变;在相同粘贴方式下,试件的承载能力、变形能力和耗能能力随着CFRP层数的增加呈非线性提高;在相同粘贴层数下,内贴CFRP的力学性能提升效果优于外贴CFRP,粘贴1层和2层CFRP时,内贴试件的极限承载力相较于外贴试件能再提高5.6%和6.7%,同时内贴1层CFRP的试件的耗能能力与外贴2层CFRP的相当;应变分析显示,在试件破坏前,CFRP与不锈钢协同工作良好.文中最后基于极限平衡法,考虑不锈钢的应变硬化效应,提出了CFRP-不锈钢夹层管混凝土柱极限轴压承载力的计算公式,并收集了73个样本的数据进行验证,发现计算值与试验值较为吻合.