GFRP管—混凝土—钢管混凝土组合柱轴压性能试验研究

摘要

近年来，我国的基础设施建设进入高峰期，其中沿海工程尤为突出。这些工程的结构材料大多选用混凝土，且使用期限一般要求在100年以上。其中跨海桥梁的墩构件和海洋平台的柱构件作为结构的最重要受力构件，其结构的耐腐蚀性能至关重要，因而工程结构耐久性的要求将更为严格。
　　香港理工大学滕锦光教授提出一种新型FRP(FiberReinforcementPolymer)组合结构，即FRP-混凝土-钢管组合柱(FRP-Concrete-SteelDouble-SkinTubularColumn，简称DSTC)。本文研究对象是在DSTC的基础上首先形成FRP管-混凝土-钢复合管，再在复合管内部浇筑混凝土而形成FRP管-混凝土-钢管混凝土组合柱（简称组合柱），这是一种充分利用复合管的约束作用和FRP管的耐久性能的新型组合结构。本文进行了10个组合柱轴压试验，研究加载方式、夹层混凝土材料和夹层混凝土厚度对组合柱受力性能的影响，得出主要结论如下:
　　(1)不论全截面加载还是核心加载，组合柱均表现出了良好的延性，且夹层厚度越大，延性越好;比较三种夹层混凝土材料，综合考虑延性与承载能力，优先选用普通自密实混凝土。
　　(2)对组合柱协同工作性能进行分析，可知核心加载条件下，夹层厚度越小，协同工作性能越好，而夹层混凝土材料选用自应力自密实混凝土的组合柱协同工作性能较其他材料优越。全截面加载条件下，则无明显区别。
　　(3)对复合管的约束作用强弱进行比较，夹层混凝土厚度越大，复合管的约束作用越强;同时与全截面加载组合柱相比，核心加载组合柱的复合管约束作用更突出。
　　(4)基于FRP约束混凝土的应力-应变模型，并对本试验的数据结果进行回归分析，提出了核心加载组合柱混凝土抗压强度、承载力和轴向极限应变的计算公式。