轴压作用下GFRP管钢骨混凝土组合短柱传力机制分析

doi:10.19936/j.cnki.2096-8000.20210628.002

复合材料科学与工程 ›› 2021, Vol. 0 ›› Issue (6): 12-19.DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20210628.002

轴压作用下GFRP管钢骨混凝土组合短柱传力机制分析

尹朝正^1,2, 李顺涛³, 杨文伟^1,2*

1.宁夏大学土木与水利工程学院,银川 750021;
2.宁夏土木工程防震减灾工程技术研究中心,银川 750021;
3.湖南大学土木工程学院,长沙 410082

收稿日期:2020-09-14 出版日期:2021-06-28 发布日期:2021-08-03
通讯作者: 杨文伟(1967-),男,博士,教授,主要从事钢结构、组合结构等方面的研究,nxyangww@163.com。
作者简介:尹朝正(1995-),男,硕士研究生,主要从事FRP组合结构方面的研究。
基金资助:
国家自然科学基金项目(51568040);宁夏回族自治区自然科学基金项目(2020AAC02007)

ANALYSIS ON FORCE TRANSMISSION MECHANISM OF GFRP TUBE STEEL-REINFORCEDCONCRETE COMPOSITE SHORT COLUMN UNDER AXIAL COMPRESSION

YIN Chao-zheng^1,2, LI Shun-tao³, YANG Wen-wei^1,2*

1. School of Civil and Hydraulic Engineering, Ningxia University, Yinchuan 750021, China;
2. Ningxia Center of Research on Earthquake Protection and Disaster Mitigationin Civil Engineering, Yinchuan 750021, China;
3. College of Civil Engineering, Hunan University, Changsha 410082, China

Received:2020-09-14 Online:2021-06-28 Published:2021-08-03

摘要/Abstract

摘要： 通过6根GFRP管钢骨混凝土组合短柱和1根GFRP管约束素混凝土组合短柱轴压试验,并利用ABAQUS进行有限元数值分析,研究截面形式、截面含钢率、混凝土强度对组合短柱受力性能的影响,探究组合柱的工作原理。试验结果表明:与未内置钢骨试件相比,内置钢骨可以显著提升短柱的极限承载能力和极限变形能力;随着截面含钢率的增大,GFRP管钢管混凝土短柱的极限承载能力和极限变形能力得到明显提升;增大混凝土强度能够小幅度提高短柱的极限承载能力,但对短柱的初始刚度几乎没有影响;当其他条件相同时,内置钢管短柱比内置工字钢短柱的极限承载力更高,变形能力更好。GFRP管对混凝土的约束作用略晚于钢管对混凝土的约束作用,表现出一定的滞后性。有限元模拟计算结果与试验结果拟合较好,可为此类组合短柱的非线性分析提供参考。

关键词: GFRP管, 钢骨混凝土, 轴心受压, 承载力, 传力机制

Abstract: Through the axial compression tests of 6 GFRP tube steel-reinforced concrete composite short columns and 1 GFRP tube confined concrete composite short column and the use of ABAQUS for finite element numerical analysis, the effects of section form, section steel ratio, and concrete strength on the mechanical properties of the composite short column was studied, and the working mechanism of the composite column was explored. The test results show that the built-in steel can significantly improve the ultimate bearing compression capacity and ultimate deformation capacity of short columns compared with specimens without built-in steel. With the increase of the steel content of the section, the ultimate bearing compression capacity and ultimate deformation capacity of the GFRP tube steel reinforced concrete short columns have been obviously improved. Increasing the strength of concrete can improve the ultimate bearing capacity of short columns, but it has little effect on the initial rigidity of short columns. When other conditions are the same, the built-in steel tube short column has higher ultimate bearing capacity and better deformation capacity than the built-in I-steel short column. The restraint effect of GFRP tube on concrete is slightly later than that of steel tube on concrete, showing a certain hysteresis. The results of finite element simulation fit well with the experimental results, which can provide a reference for the nonlinear analysis of such composite short columns.

Key words: GFRP tube; steel reinforced concrete; axial compression; bearing capacity; force transmissionmechanism

中图分类号:

TB332

尹朝正, 李顺涛, 杨文伟. 轴压作用下GFRP管钢骨混凝土组合短柱传力机制分析[J]. 复合材料科学与工程, 2021, 0(6): 12-19.

YIN Chao-zheng, LI Shun-tao, YANG Wen-wei. ANALYSIS ON FORCE TRANSMISSION MECHANISM OF GFRP TUBE STEEL-REINFORCEDCONCRETE COMPOSITE SHORT COLUMN UNDER AXIAL COMPRESSION[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2021, 0(6): 12-19.

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轴压作用下GFRP管钢骨混凝土组合短柱传力机制分析

ANALYSIS ON FORCE TRANSMISSION MECHANISM OF GFRP TUBE STEEL-REINFORCEDCONCRETE COMPOSITE SHORT COLUMN UNDER AXIAL COMPRESSION

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