低速侧向撞击下FRP-混凝土-钢管组合柱动力响应的试验研究及数值分析

摘要

FRP-混凝土-钢管组合结构是在中空夹层钢管混凝土结构的基础上提出的一种新型组合结构，除了具有中空夹层钢管混凝土结构承载力高、自重轻、塑性和韧性较好、抗震能力突出等优点外，还具有耐久性好、不需要进行防火保护等优点。近年来许多学者对其进行了大量的研究工作，研究方向主要集中在静力性能，如轴压、偏压、纯弯、压弯等方面，对于FRP-混凝土-钢管组合结构的动力性能，尤其是耐撞性方面的研究还比较少。因此，本文以FRP-混凝土-钢管组合柱为研究对象，开展了其在侧向撞击下的试验和理论研究。主要内容包括：
　　1）在太原理工大学DHR9401型落锤试验机上进行了FRP-混凝土-钢管组合柱的侧向冲击试验，试验的研究参数包括冲击高度和试件粘贴FRP的层数。试验后得到了构件的整体残余变形、冲击力时程曲线和FRP的表面应变等。
　　2）采用ABAQUS有限元软件建立了FRP-混凝土-钢管组合柱的侧向撞击性能分析模型，重点考虑了材料的应变率和FRP的各项异性。通过与试验结果的对比，验证了模型所采用的材料本构、接触属性以及边界条件的正确性和有效性。
　　3）在有限元模型正确的基础上分析了FRP层数、FRP方向、钢管的屈服强度、混凝土强度等参数对构件侧向承载能力的影响，同时利用有限元模型对比了轴向承载力相同时FRP-混凝土-钢管组合柱与中空夹层钢管混凝土柱的区别。

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第一章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 FRP-混凝土-钢管组合结构的研究现状

1.3 本文的研究内容

第二章FRP-混凝土-钢管组合柱在低速侧向冲击荷载作用下的试验研究

2.1冲击试验概况

2.2试验结果

2.3本章小结

第三章 FRP-混凝土-钢管组合柱在低速侧向冲击荷载作用下有限元模拟

3.1材料模型

3.2有限元模拟

3.3有限元模型验证

3.4本章小结

第四章 FRP-混凝土-钢管组合柱在低速侧向撞击荷载作用下的全过程及参数分析

4.1侧向撞击动力响应全过程分析

4.2 FRP层数对构件抗冲击性能的影响

4.3 FRP粘贴方向对构件抗冲击性能的影响

4.4 钢材屈服强度对构件抗冲击性能的影响

4.5 混凝土强度对构件抗冲击性能的影响

4.6 中空夹层钢管混凝土与FRP-混凝土-钢管组合结构的对比

4.7本章小结

第五章 结论与展望

5.1结论

5.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文

攻读学位期间参与科研项目