内置复材约束的T形截面钢管混凝土组合柱轴压力学性能试验研究

作     者：沈高奎 齐玉军 陆建成 沈振 SHEN Gaokui;QI Yujun;LU Jiancheng;SHEN Zhen

作者机构：南京工业大学土木工程学院南京211816 

出 版 物：《复合材料学报》 (Acta Materiae Compositae Sinica)

年 卷 期：2022年第39卷第7期

页      面：3388-3403页

核心收录：

学科分类：08[工学] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家自然科学基金面上项目(51778286)。 

主　　题：缠绕型GFRP管 T形截面组合柱 轴心受压 数值模拟 参数分析 混凝土 

摘      要：内置复材约束的T形截面钢管混凝土组合柱(T-section concrete filled steel and GFRP tubular composite column,T-SCFC)包括外部钢管、夹层混凝土、玻璃纤维增强树脂复合材料(Glass fiber reinforced polymer,GFRP)管和核心混凝土。对14根不同截面形式的约束混凝土短柱和3组内置不同复材管壁厚的T形截面钢管混凝土组合柱进行轴压试验,对比分析了方钢管混凝土短柱(Square concrete filled steel tube,CFST)、复材管约束混凝土短柱(Concrete filled GFRP tube,CFFT)、内置复材约束方钢管混凝土短柱(Steelconcrete-GFRP-concrete tube,SCFC)和T-SCFC柱在轴压荷载作用下的力学性能。建立与试件同尺寸的有限元模型,并开展数值参数分析,研究不同钢管壁厚和核心混凝土强度对T-SCFC柱轴心受压性能的影响。结果表明:内置约束复材管可以明显提高方钢管混凝土短柱的受压性能,显著延缓SCFC短柱在轴压荷载作用下的钢材屈服和鼓曲;T-SCFC柱在达到峰值荷载前,荷载-轴向位移曲线呈双线性增长,复材断裂后试件保持较高的残余承载力呈延性破坏,可以将复材断裂作为该类组合柱的失效点,增加复材管壁厚可以明显提高试件承载力;有限元模型计算结果与试验吻合较好;增加钢管壁厚可明显提高试件的承载力,提高试件核心混凝土强度仅对试件的等效屈服荷载有一定提高作用,对试件峰值承载力的影响较小。