CFRP-钢管RPC短柱轴压承载力分析

基于统一强度理论,充分考虑中间主应力对碳纤维增强复合材料(CFRP)-钢管活性粉末混凝土(RPC)短柱的影响,考虑钢管与RPC处于三向应力状态,CFRP处于环向受拉应力状态,推导得出了CFRP-钢管RPC受压短柱的极限承载力公式.在此基础上进一步提出了考虑界面黏结影响和尺寸效应的CFRP-钢管RPC轴压短柱的承载力统一解.将理论计算结果与有关文献的试验数据进行对比,验证了理论计算公式的正确性.研究结果表明:考虑了界面黏结影响和尺寸效应的计算结果与试验结果吻合更好,且试件尺寸越大,尺寸效应越明显,计算结果越贴合试验结果,并进行了参数分析,同时得到中间主应力系数、钢管套箍指标和摩擦系数等对承载力的影响规律.

CFRP-钢管RPC短柱的轴压试验研究

对12根核芯为100~160MPa强度等级的活性粉末混凝土(RPC),外部约束为壁厚2、4mm的钢管和2层碳纤维增强复合材料(CFRP)的CFRP钢管RPC(CRST)短柱进行试验研究.结果表明:与普通混凝土相比,RPC的抗压强度更高,其在无外部约束状态下的脆性更加明显,达到极限承载力时对应的应变较大;CRST短柱主要发生剪切破坏和端部压缩外鼓破坏,其载荷位移曲线可划分为线弹性阶段、弹塑性阶段、破坏阶段和平台阶段;考虑CFRP和钢管对核芯RPC的双重约束,提出了用影响系数IF表示CFRP和钢管对极限承载力的提高程度,并通过线性回归拟合得到了IF的表达式;同时假设CRST短柱在到达极限承载力时钢管已屈服,采用极限平衡分析的方法对CRST短柱的极限承载力进行了简化计算,得到了与试验结果吻合良好的拟合公式.

CFRP-钢管RPC受压试验研究

碳纤维布-钢管活性粉末混凝土是在钢管外壁粘贴碳纤维布,钢管内部灌入活性粉末混凝土形成的复合试件。本课题组加工了36组碳纤维布-钢管活性粉末混凝土与3组钢管活性粉末混凝土试件,每组3根试件,共117根试件用于轴压试验。试验表明,与传统钢管活性粉末混凝土相比,碳纤维布-钢管活性粉末混凝土试件的抗压能力和整体刚度得到提高,试件的极限承载力随着活性粉末混凝土强度提高、钢管壁厚增加和碳纤维布层数增多而增大。