[发明专利]一种预测FRP-钢复合约束混凝土圆柱受压全曲线的方法

说明书

一种预测FRP‑钢复合约束混凝土圆柱受压全曲线的方法，包括如下步骤。步骤1：采集相关参数，包括截面直径D、混凝土标准圆柱体抗压强度f_co、钢材截面面积A_sp、钢材的屈服强度f_sy、箍筋间距S或钢管厚度t_s、核心混凝土截面积的直径d_s、FRP的弹性模量E_f、FRP的厚度t_f、FRP的极限应变ε_f；步骤2：确定FRP‑钢复合约束混凝土圆柱的极限应力f_cu、极限应变ε_cu、峰值应力f_cc、峰值应变ε_cc的计算公式，并引入a、b、c三个额外参数；步骤3：将步骤1、2计算得出的参数代入FRP‑钢复合约束混凝土圆柱受压的应力‑应变计算模型。本发明提出的FRP‑钢复合约束混凝土圆柱受压的计算模型适用于FRP‑箍筋复合约束混凝土圆柱和FRP‑钢管复合约束混凝土圆柱。

技术领域

本发明属于预测多种材料复合约束混凝土圆柱的应力-应变计算模型的数值分析领域，尤其涉及一种预测FRP-钢复合管约束混凝土圆柱受压全曲线的方法。

背景技术

目前关于单一材料(FRP、箍筋或钢管)约束混凝土柱的峰值应力、峰值应变、极限应力、极限应变的公式，以及应力-应变全曲线模型的研究已取得丰硕的成果，提出来许多取值不同但总体结构形式类似的计算模型。Mander等人在试验基础上，提出了钢约束混凝土受压的应力-应变曲线方程，可应用于箍筋约束混凝土；杨坤等人通过试验研究高强箍筋约束高强混凝土的本构模型；韩林海通过数值解法提出钢管混凝土轴心受压荷载-变形全曲线；吴刚等人在试验研究基础上，提出FRP约束混凝土圆柱无软化段时应力-应变关系的三折线模型，Yu等人对FRP约束混凝土圆柱进行了循环荷载试验，提出了循环荷载下FRP约束混凝土的本构模型。

现有的模型特点是其模型与各自试验吻合较好，而预测其它试验数据的能力较差，且现有模型预测应力的精度明显高于预测应变的精度，对于FRP-箍筋复合约束混凝土柱或FRP-钢管复合约束混凝土柱的应力-应变全曲线预测更显困难。FRP-箍筋复合约束混凝土柱或FRP-钢管复合约束混凝土柱的应力-应变全曲线预测显得复杂，已有模型大多建立在单一材料约束混凝土模型的基础上，忽略了箍筋或钢管与FRP之间相互影响作用，或者直接忽略箍筋的影响，且全曲线采用分段描述形式，模型计算复杂、通用性差。目前为止，还没有一个模型能够真正意义上达到精度高、概念清晰、适用范围广的要求，尤其是尚无简单的适用于预测FRP-箍筋复合约束混凝土柱或FRP-钢管复合约束混凝土柱的应力-应变全曲线模型。

为此，建立一个更高精度、更广适用范围的能够预测FRP-箍筋复合约束混凝土柱或FRP-钢管复合约束混凝土柱的应力-应变全曲线成为必要。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提出主要适用于FRP-钢复合约束混凝土圆柱的极限应力f_cu、极限应变ε_cu、峰值应力f_cc、峰值应变ε_cc、a、b、c的计算公式，以及一种FRP-钢复合约束混凝土圆柱受压全曲线的计算模型。

本发明的技术方案是：提供一种预测FRP-钢复合约束混凝土圆柱受压全曲线的方法，所述FRP-钢复合约束混凝土柱圆柱为螺旋箍筋约束混凝土圆柱外包裹一层或一层以上FRP或者钢管约束混凝土圆柱外包裹一层或一层以上FRP，FRP-钢复合管约束混凝土受压全曲线的确定方法包括如下步骤：

1)分析准备，采集相关基本参数：混凝土标准圆柱体抗压强度f_co、钢材(箍筋或钢管)截面面积A_sp、钢材(箍筋或钢管)的屈服强度f_sy、箍筋间距S或钢管厚度t_s、核心混凝土截面积的直径d_s、FRP的弹性模量E_f、FRP的厚度t_f、FRP的极限应变ε_f。