內置FRP約束混凝土的方鋼管混凝土軸壓承載力

陶毅　張海鎮　史慶軒　陳建飛

摘要：

鋼管混凝土FRP混凝土（SCFC）組合柱是新近提出的一種新型組合柱形式。提出考慮外鋼管與FRP的雙重約束效果，采用雙剪統一理論分析了SCFC組合柱外鋼管、外層混凝土、FRP管以及內層混凝土的應力狀態，根據靜力平衡條件得到了SCFC組合柱的軸壓承載力計算公式，其與試驗結果能夠較好吻合。分析了含鋼率、FRP與鋼的相對配置率、FRP徑厚比以及FRP管直徑對軸壓承載力提高系數的影響，結果表明：隨著含鋼率的增加、FRP與鋼的相對配置率的提高以及FRP徑厚比的減小，SCFC組合柱軸壓承載力提高系數都有一定程度提高；內FRP管直徑與外鋼管邊長之比在0.65～0.75之間時，軸壓承載力增益效果較好。

關鍵詞：

組合柱；雙剪統一強度理論；承載力；應力

中圖分類號：TU398.9

文獻標志碼：A文章編號：16744764（2017）02004307

Abstract：

The sectional form of steelconcreteFRPconcrete （SCFC） column， as a novel composite column， has a steel tube as the outer layer and a circular FRP tube as the inner layer， and concrete filled between these two layers and within the FRP tube. Considering the confinements from both outer steel and inner FRP layers， the twin shear unified strength theory and force equilibrium condition are utilized to develop an analytical model of bearing capacity of SCFC column. The accuracy of the proposed model is evidenced through being compared with experimental data. The parametrical study is conducted in order to evaluate the confinements affected by the sectional steel proportion， ratio of FRP to steel， ratio of diameter to thickness of FRP and FRP diameter itself. The results indicate that the greater sectional steel proportion， the larger ratio of FRP to steel， and smaller ratio of diameter to thickness of FRP have positive contributions on the confinements of SCFC. The ratio of FRP diameter to steel side length locates between 0.650.75 can lead to a better confinement.

Keywords：

composite column； twin shear unified strength theory； bearing capacity； stress

隨著建筑結構高度與跨度的不斷增加，普通鋼筋混凝土難以達到結構所需的強度和剛度要求，鋼、纖維增強復合材料（FRP）與混凝土的組合應用理念應運而生。目前，應用較為廣泛的組合柱類型為：鋼管約束混凝土柱（CFST）[12]、FRP約束混凝土柱（CFFT）[35]、復合鋼管混凝土柱[67]以及鋼管FRP混凝土組合柱等。內置FRP約束混凝土的鋼管混凝土組合柱（SteelConcreteFRPConcrete Column，簡稱SCFC Column）是新近提出的一種鋼管FRP混凝土組合柱形式，即鋼管混凝土柱內填充FRP約束混凝土。李幗昌等[810]、馮鵬等[11]、Cheng等[12]較早地對這一組合柱進行了研究。這些學者設計的組合柱截面形式為：外管選擇方鋼管，內管選擇FRP圓管，兩管間及FRP內管填充混凝土。SCFC組合柱的制作方式有兩種：一是先制作并布置好內外兩管，最后澆筑內外層混凝土；……