FRP管活性粉末混凝土柱抗震性能非线性分析

摘要

本文提出了一种FRP（纤维增强复合材料）管活性粉末混凝土(RPC)柱，该类型柱融合了FRP管良好的耐腐蚀性、极强的套箍作用以及RPC活性粉末的高强度属性，具有极高的承载力和良好的抗震性能，有广泛的应用前景。鉴于此，本课题采用大型通用有限元软件ANSYS对FRP管活性粉末混凝土柱进行非线性仿真分析。
　　首先，选取恰当的FRP管和RPC活性粉末混凝土的本构材料模型为MKIN（多线性随动强化材料模型）。
　　然后，建立FRP管活性粉末混凝土柱的有限元模型。模型采用SOLID65实体单元，柱底部所有节点施加全自由度固定约束的固支边界条件，柱顶部耦合所有节点自由度并施加水平方向往复荷载。
　　最后，根据轴压比、FRP管壁厚、RPC强度、柱的几何尺寸等抗震性能参数设计了19个试件，对其施加轴压荷载并进行水平往复循环加载仿真试验，获取各试件水平荷载—位移的滞回曲线，探讨这些参数对FRP管活性粉末混凝土柱抗震性能的影响规律。
　　研究表明:(1) FRP管在整个加载过程中都能对RPC产生有效约束;(2) FRP管活性粉末混凝土柱拥有极高承载力;(3)轴压比对柱的延性和变形能力影响较大;(4) FRP管壁厚度的增加可以提升柱的承载力和延性;(5) RPC强度等级越高，柱的损坏越小，承载力越高;(6)柱半径越大，柱的承载力越大;(7)柱高度的增加使柱的损坏程度变快，抗震性能变差。

目录

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景

1．2 课题研究的目的和意义

1．3 相关领域的研究概况及发展趋势

1．3．1 FRP管混凝土柱的轴压性能

1．3．2 FRP管混凝土柱的压弯性能

1．3．3 FRP管混凝土柱的抗震性能

1．3．4 钢管活性粉末混凝土柱的国内研究现状

1．3．5 FRP管活性粉末混凝土柱的优越性

1．4 本文主要研究内容

第2章 FRP与RPC材料的本构模型

2．1 典型的弹塑性本构模型

2．2 FRP与RPC仿真本构关系

2．3 本章小结

第3章 FRP管活性粉末混凝土柱有限元模型

3．1 有限元模型的建立

3．1．1 单元类型及相关介绍

3．1．2 本文SOLID65单元相关材料设置说明

3．1．3 自由度耦合说明

3．1．4 有限元模型说明

3．1．5 有限元模型基本假设

3．2 求解设置

3．3 有限元程序

3．4 计算结果与试验结果的对比验证

3．4．1 有限元模型说明

3．4．2 加载说明

3．4．3 计算结果及对比验证

3．5 本章小结

第4章 FRP管活性粉末混凝土柱抗震性能分析

4．1 仿真工况

4．1．1 试件抗震性能参数设计

4．1．2 荷载加载方式

4．2 滞回曲线

4．3 滞回曲线特性分析

4．3．1 轴压比影响

4．3．2 FRP管壁厚影响

4．3．3 RPC强度影响

4．3．4 RPC柱半径影响

4．3．5 混凝土柱高度影响

4．4 本章小结

结论

参考文献

附录

致谢

攻读学位期间发表论文

声明