CFRP-钢管混凝土的扭转与剪切性能研究

基本信息
批准号:51378320
项目类别:面上项目
资助金额:80.00
负责人:王庆利
学科分类:
依托单位:沈阳建筑大学
批准年份:2013
结题年份:2017
起止时间:2014-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:任庆新,车媛,闫煦,李佳,陈星宇,赵维娟,张芝润,高磊
关键词:
承载力剪切性能扭转性能恢复力模型CFRP钢管混凝土
结项摘要

Due to the characteristics of higher strength and better durability, the study on concrete filled CFRP-steel tubes has become one of the hot research focus in civil engineering. Structural components are frequently subjected to large torsion or shear action. At present, the report on studying the torsion and shear behavior of concrete filled CFRP-steel tubes is relatively scarce. Therefore, carrying out some research work in this field is significant both in theory and in engineering application. This project aims to study the mechanism and the design method of static behavior as well as hysteretic behavior for concrete filled CFRP-steel tubes under torsion or shear action. Experimental study of static behavior and hysteretic behavior for concrete filled CFRP-steel tubes under torsion or shear action is to be carried out, and corresponding finite element model is to be built to conduct the analysis of whole process. The failure mode, the load carrying capacity and the deformation behavior are all to be investigated. The effect of axial force on the torsion loading capacity and on the shear loading capacity is also to be studied, and the interaction between different constituents is to be clarified through the whole process of stress analysis. The influence of some principal parameters, such as axial force ratio, shear span ratio, circumferential CRFP layers, longitudinal CFRP layers and concrete strength et al., is to be studied. Based on these analyses, corresponding equations for predicting the torsion and shear capacity of concrete filled CFRP-steel tubes as well as the restoring force model of torsion and shear hysteretic behavior are both to be presented.

CFRP-钢管混凝土的承载力高、耐久性好,已经成为当前土木工程领域研究的热点问题之一。结构构件往往承受较大的扭矩或剪力作用,而目前还鲜见有关CFRP-钢管混凝土扭转和剪切性能研究的报道,因此,开展相关研究工作具有重要的理论意义和工程应用价值。 本项目拟深入研究CFRP-钢管混凝土构件的扭转和剪切静力性能和滞回性能的工作机理和设计方法。将开展CFRP-钢管混凝土构件的扭转和剪切静力性能和滞回性能的试验研究,建立相关全过程分析的有限元模型,研究构件的破坏模态、承载能力和变形特性的变化规律。要深入研究轴力对构件抗扭承载力和抗剪承载力的影响,明晰受力全过程中各组成材料的相互作用机理,并研究重要参数,如轴压比、剪跨比、横向CFRP层数和纵向CFRP层数以及混凝土强度等的影响规律,在此基础上提出CFRP-钢管混凝土构件压扭和压剪的承载力相关方程和滞回恢复力模型。

项目摘要

CFRP-钢管混凝土的承载力高、耐久性好,已经成为当前土木工程领域研究的热点问题之一。结构构件往往承受较大的扭矩或剪力作用,而目前还鲜见有关CFRP-钢管混凝土扭转和剪切性能研究的报道,因此,开展相关研究工作具有重要的理论意义和工程应用价值。本项目深入研究了CFRP-钢管混凝土构件的扭转和剪切静力性能和滞回性能的工作机理和设计方法。开展了CFRP-钢管混凝土构件的扭转和剪切静力性能和滞回性能的试验研究,建立了相关全过程分析的有限元模型,研究了构件的破坏模态、承载力和变形特性的变化规律。深入研究了轴力对构件抗扭承载力和抗剪承载力的影响,明晰了受力全过程中各组成材料的相互作用机理,并研究了重要参数,如轴压比、剪跨比、横向CFRP层数和纵向CFRP层数以及混凝土强度等的影响规律,在此基础上提出了CFRP-钢管混凝土构件压-扭和压-剪的承载力相关方程。研究结果表明,在扭矩或剪力作用下,钢管和CFRP可以共同工作;在轴压比较小时,轴力可以提高构件的抗扭承载力或抗剪承载力;当轴压比大于某一限值,承载力随着轴压比的增大而降低;剪跨比的增大降低抗剪承载力。结合本项目研究工作的开展,培养1名博士研究生和11名硕士研究生,其中6名硕士研究生已毕业;出版专著1部(350千字);发表11篇学术期刊论文(其中5篇SCI论文,4篇EI论文);发表3篇会议论文;获得2项发明专利和6项实用新型专利,4项发明专利在审。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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