华南理工大学学报(自然科学版)

作者：陈宗平, 覃伟恒, 梁宇涵, 等

单位：1.广西大学 土木建筑工程学院, 广西 南宁 530004；2.南宁学院 土木与建筑工程学院, 广西 南宁 530200；3.广西大学 工程防灾与结构安全教育部重点实验室, 广西 南宁 530004

关键词：碳纤维增强复合材料,不锈钢,海水海砂混凝土,单调轴压,能量耗散,承载力计算

基金：国家自然科学基金资助项目(52220105005);中央引导地方科技发展资金资助项目(桂科ZY21195010);八桂学者专项(［2019］79号);广西大学对口支援学科建设项目(2023N01)

为了提升薄壁不锈钢结构的承载性能和耐久性，在不锈钢管内外壁粘贴碳纤维增强复合材料（Carbon Fiber-Reinforced Polymer，CFRP）复合约束海水海砂混凝土，制得一种CFRP-不锈钢夹层管海水海砂混凝土结构。以CFRP粘贴层数和方式为变化参数，对18个短柱试件进行了单调轴心受压试验，观察了试件的受力破坏过程及形态，获取了荷载-位移曲线和材料应变分布数据，分析了试件轴压力学性能的变化规律。结果表明：内外贴CFRP能有效地提高结构的承载能力和变形能力；无CFRP和内贴CFRP试件的破坏形态均为剪切破坏，但破坏形态会随着外贴CFRP层数的增加向腰鼓破坏转变；在相同粘贴方式下，试件的承载能力、变形能力和耗能能力随着CFRP层数的增加呈非线性提高；在相同粘贴层数下，内贴CFRP的力学性能提升效果优于外贴CFRP，粘贴1层和2层CFRP时，内贴试件的极限承载力相较于外贴试件能再提高5.6%和6.7%，同时内贴1层CFRP的试件的耗能能力与外贴2层CFRP的相当；应变分析显示，在试件破坏前，CFRP与不锈钢协同工作良好。文中最后基于极限平衡法，考虑不锈钢的应变硬化效应，提出了CFRP-不锈钢夹层管混凝土柱极限轴压承载力的计算公式，并收集了73个样本的数据进行验证，发现计算值与试验值较为吻合。

来源：2024年第1期

《华南理工大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

查看华南理工大学学报(自然科学版)杂志2024年第1期