高性能混凝土填充碳纤维钢复合管柱的抗压性能研究
摘要：混凝土填充钢管（CFT）与碳纤维增强聚合物（CFRP）的约束在近几十年来得到了广泛研究，因为它们在增强或作为承载结构方面有着重要的应用。钢管混凝土柱由钢管和内填混凝土组成，钢管用作混凝土的形式和约束，混凝土是防止钢管屈曲的核心。由于混凝土技术的发展，高性能混凝土（HPC）越来越多地被用作CFT的内部材料。然而，CFT柱在钢管屈服后容易受到局部屈曲和恒定围压应力的影响。这就是为什么混凝土填充碳纤维增强聚合物钢复合管（CFCT）被考虑的原因。决定承载能力和轴向以及横向变形的关键参数是CFRP层数。试验结果表明，可以有效地消除钢管的局部屈曲，并通过外部约束提高CFCT的抗压强度，应力-应变特性取决于细化压力。本文还讨论了损伤模式，并在实验室实验和数值计算的基础上对极限承载能力进行了分析。
关键词：组合柱，纤维增强聚合物材料，高性能混凝土，力学性能，数值分析，有限元法
1.导言
钢管混凝土柱已被广泛应用于土木工程和建筑工程中。CFT柱具有钢与混凝土协同作用的优点。然而，不幸的是，这些元件在钢管屈服后容易受到局部屈曲、耐久性差和恒定围压应力的影响[1-3]。在复合结构上能更有效地看出这些发现[4]。近年来，碳纤维增强聚合物（CFRP）复合结构在土木工程中得到了广泛的应用[5]。随着复合材料技术的最新发展，CFRP在土木工程领域开创了一个新的水平，它可以用来修复和改造现有的支撑元件或设计新的基础设施[6]。CFRP具有较高的强度、杨氏模量和强度/重量比，以及良好的抗侵略性环境的性能和良好的疲劳和安装性能。CFRP套管是一种适用于包裹混凝土柱的正交各向异性材料，与混凝土的各向异性和钢的各向同性形成对比。CFRP的约束主要基于环氧树脂，并且可以使复合材料与钢、混凝土、木材结合在一起[7]。
通过多次证明，CFRP的外部加固提高了改造和修复混凝土构件的有效性。研究人员表明，在特殊混凝土，如普通性能纤维钢筋混凝土的情况下使用CFRP可以提高短混凝土柱的承载力，并改变其峰值后特性[8]。Lim和Ozabakkaloglu表明，CFRP的破坏能量取决于混凝土的强度[9]。Jiang等人[10]为了确定使用超高强度混凝土制成的CFRP约束柱的性能，对用玻璃纤维增强聚合物材料加固的试件进行了分析。在本研究中，观察到试件有了显著的强化。此外，在部分试件中，观察到CFRP在重叠区发生了分层。
符号意义 ts 钢管的厚度[mm]，
D 试件的直径[mm]， delta;frp 碳纤维增强聚合物夹套的伸长率[%]，
Ec 高性能混凝土的弹性模量[GPa]， rho;er 环氧树脂的密度[kg/dm3]，
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