预应力CFRP布加固负载混凝土柱轴心受压性能研究

为开展轴心压力作用下预应力碳纤维增强复合材料（CFRP）布加固负载圆形截面混凝土短柱力学性能研究,设计制作了11根圆形截面混凝土短柱,其中1根普通混凝土柱为对比柱,其余10根混凝土柱在负载与非负载2种情况下分别利用预应力CFRP布或非预应力CFRP布进行加固。通过轴心加载试验,获得了各试件极限荷载、轴向变形、材料应力变化等试验数据。基于试验数据分析了试件轴心压力作用下的力学性能。结果表明:与普通混凝土柱相比,利用预应力CFRP布加固的负载混凝土柱在二次受力过程中其屈服荷载有显著提高,且提高幅度与CFRP布预应力水平成正比,但极限承载力与CFRP布的预应力水平无关;利用预应力CFRP布加固的负载混凝土柱延性性能有显著提高。     

预应力CFRP布加固低强度混凝土方柱的力学性能

为了研究预应力碳纤维增强复合材料(CFRP)布加固低强度混凝土轴心受压柱的力学性能,按截面配筋率不同设计制作了3组12根混凝土方形截面柱,混凝土强度均为C20,每组包括3根利用预应力CFRP布加固的混凝土柱和1根未加固的普通混凝土柱.通过对每组柱的静载试验,得到了试验柱极限承载力、轴向位移等试验数据,并利用有限元软件ANSYS建立了分析模型,对预应力CFRP布加固低强度混凝土柱进行了研究.结果表明:预应力CFRP布加固的混凝土柱在纵向受力钢筋屈服后,预应力CFRP布对混凝土的环向预压作用能够明显提高加固柱的极限承载力,且承载力提高幅度受截面配筋率及CFRP布张拉控制应力影响;对于配筋率较低的混凝土柱,利用预应力CFRP布加固后柱的承载力提高幅度随CFRP布预拉应力的提高而增大;同时能够明显提高混凝土的极限压应变,增大加固柱的轴向变形;采用预应力CFRP布加固技术能够使CFRP布较早地参与受力,充分发挥其高强度特性.     

预应力钢带加固混凝土柱轴压性能试验研究

通过进行16个采用预应力钢带加固的混凝土柱试件和2个未加固混凝土柱对比试件的单调加载试验,重点研究预应力钢带加固混凝土柱轴压性能和加固试件的轴压承载力计算方法。试验主要参数包括钢带层数及钢带间距。结果表明,采用预应力钢带加固混凝土柱可有效改善其轴压性能,不仅可提高柱的轴压承载力,还能使加固柱具有良好的变形能力。探讨了预应力钢带加固混凝土轴压柱受力机理,并分析了各主要参数对轴压承载力的影响,给出了预应力钢带约束混凝土抗压强度计算公式。采用叠加法,提出加固柱轴压承载力计算式,计算结果和试验结果吻合较好,并建议实用计算方法。     

预应力钢带约束钢管混凝土叠合柱抗震性能试验研究

预应力钢带约束钢管混凝土叠合柱是充分利用钢管混凝土叠合柱和预应力钢带约束柱的优点所开发出来的具有良好抗震性能的新型组合柱,为探究钢管约束内部混凝土和预应力钢带约束外部混凝土对柱抗震性能的改善规律,开展4个预应力钢带约束钢管混凝土叠合柱试件和2个未采用预应力钢带约束的普通钢管混凝土叠合柱试件的拟静力试验,研究预应力钢带约束钢管混凝土叠合柱在低周反复荷载作用下的破坏机理、破坏形态、滞回性能、位移延性、骨架曲线、耗能性能、刚度退化以及钢带应变变化等受力性能,分析了钢带间距、箍筋布置对预应力钢带约束钢管混凝土叠合柱抗震性能的影响规律。研究结果表明:预应力钢带约束钢管混凝土叠合柱具有良好的延性、变形能力和耗能性能,相对普通钢筋混凝土柱和普通钢管混凝土叠合柱具有更加良好的抗震性能。     

FRP筋混凝土构件受力性能的研究现状

FRP筋是一种高性能的复合材料,与钢筋相比,FRP筋具有轻质、高的抗拉强度、耐腐蚀性好等特点。近年来,FRP筋代替钢筋或预应力钢筋被应用在混凝土结构中以提高耐久性成为一种趋势。文章对FRP筋增强混凝土梁、柱受力性能的研究现状进行了相关的介绍,并提出有待进一步深入研究的相关问题。     

预压应力钢护筒加固钢筋混凝土短柱轴压承载力研究

对配有纵向钢筋和箍筋的混凝土柱采用预应力钢护筒进行加固,使需要加固的混凝土柱在不遭受破损的情况下承载能力、变形能力及抗震性能均得到提高,该加固方法是作者发明的一种新的加固方法。为对这一新的加固体系的轴向承载力展开研究,在统一强度理论的基础上,通过分析预应力钢护筒加固的混凝土短柱轴心受压时的受力情况,考虑预应力、钢护筒和箍筋对混凝土的双重约束作用,导出了配筋钢护筒混凝土短柱的轴压承载力计算公式。比较计算了普通植筋扩大断面法、预应力钢筒加固混凝土柱的承载能力,结果表明:统一强度理论对于钢护筒配筋混凝土轴压短柱的理论计算有非常好的适用性,为预应力钢护筒混凝土柱的承载力分析计算提供了理论基础。     

预应力混凝土T型柱框架结构性能研究

在深入研究预应力混凝土T型柱框架结构非线性有限元分析理论后,得到了描述预应力混凝土T型柱框架结构工作性能的方法,用FORTRAN 90编制相应的计算程序。用该程序进行大量的计算分析,分别在各种不同方式荷载作用下和不同的柱截面、跨度、柱纵筋量、梁预应力筋量等因素的情况下,对预应力混凝土T型柱框架结构体系结构性能进行了探讨研究。可为设计工作提供参考。     

基于统一强度理论的预应力钢带加固混凝土柱轴压承载力计算

为计算钢带加固混凝土柱的轴心受压承载力,基于双剪统一强度理论,考虑箍筋和预应力钢带对混凝土的双重约束作用,对柱中处于三向受力状态的混凝土进行分析,推出了预应力钢带加固混凝土柱的轴心受压承载力公式;预应力钢带加固混凝土柱的轴压承载力计算值与试验数据比较,吻合较好,验证了统一强度理论在预应力钢带加固混凝土柱轴压承载力计算中的适用性。     

预应力混凝土十形柱框架与矩形柱框架结构性能的比较研究

在对预应力混凝土十形柱框架结构的非线性有限元分析方法进行了深入研究后 ,得到了能较正确、全面描述预应力混凝土十形柱框架结构工作性能的方法 ,用FORTRAN90编制得到相应的计算程序。用该程序在计算机上进行大量的计算分析 ,将预应力混凝土十形柱框架结构性能与矩形柱框架结构性能进行了比较研究 ,得到这两种结构各自的特点。     

混凝土强度对预应力混凝土柱复位性能影响

为研究混凝土强度后张拉无粘结预应力混凝土抗震性能及自复位性能的影响,文中设计了 2根后张拉无粘结预应力混凝土柱和1个普通钢筋混凝土柱,对3根柱子进行了低周反复荷载作用下的拟静力试验,探究混凝土强度对无粘结预应力混凝土柱的滞回曲线、骨架曲线、刚度、延性、自复位等性能的影响.结果表明在普通混凝土柱中加入无粘结预应力筋可有效地减小柱的残余变形,混凝土强度的提高会导致预应力混凝土柱耗能性能及延性降低,刚度及自复位能力提高.     

FRP-钢-混凝土组合柱的研究现状

纤维增强聚合物(FRP)复合材料作为约束材料,已在组合柱中得到了大量研究与应用.其中组合形式主要包括FRP-混凝土-钢混合双管柱、FRP钢管混凝土柱以及FRP型钢混凝土柱.通过回顾和总结近几年国内外对于上述3种组合柱的研究成果,详细分析了组合柱的力学性能,并研究了各种组合柱的受力特点及组合柱中FRP、钢和混凝土3种材料之间的相互作用机理.结果表明:虽然针对FRP-钢-混凝土组合柱已进行了大量试验研究,但理论研究尚不成熟,今后的研究应基于理论分析与试验研究相结合,对FRP-钢-混凝土组合柱进行透彻研究,同时还需有效结合3种材料进行截面设计,从而提高组合柱的力学性能.     

预应力FRP片材约束混凝土方柱应力-应变模型

采用预应力FRP片材加固混凝土柱是一种新型加固方法,能够避免FRP片材的应变滞后,加强FRP片材与混凝土之间的协同工作,提高FRP片材的加固效率,改善被加固柱的受力性能.基于已有的FRP片材约束混凝土方柱的应力应变模型,考虑预应力FRP片材对混凝土柱的主动约束作用,提出了一种预应力FRP片材约束混凝土方柱的应力-应变关系模型.模型的计算分析结果表明,预应力FRP片材的主动约束可以显著提高混凝土方柱的延性和抗压承载力,和既有结果比较一致.     

FRP约束混凝土柱强度承载力计算

FRP复合材料由于具有高强、轻质、抗腐蚀和耐疲劳、温度作用下稳定性好等特点 ,因而受到土木工程界的关注 ,正被越来越广泛地应用于柱结构的修复加固中 ,取得了良好的经济效益和建筑效果。为此 ,简要介绍了目前已提出的对FRP约束混凝土柱承载力的典型计算方法 ,并进行了分析 ,在此基础上 ,提出了一种承载力简化计算方法 ,计算结果和大量试验结果吻合良好 ,研究成果可供工程界参考。     

Experimental evaluation of the fire behaviour of insulated fibre-reinforced-polymer-strengthened reinforced concrete columns

In recent years, there has been an increase in the use of fibre reinforced polymer (FRP) materials for strengthening of concrete structures. However, since FRP materials are combustible, and because they are typically applied to the exterior of structural members in these strengthening applications, concerns exist regarding the behaviour of such FRP strengthening systems in fire. There is currently little information available on the fire endurance of FRP-strengthened concrete systems. This paper presents results from full-scale fire resistance experiments on three insulated FRP-strengthened reinforced concrete (RC) columns. A comparison is made between the fire performances of FRP-strengthened RC columns and conventional unstrengthened RC columns tested previously. Data obtained during the experiments is used to show that the fire behaviour of FRP-wrapped concrete columns incorporating appropriate fire protection systems is as good as that of unstrengthened RC columns. Thus, satisfactory fire resistance ratings for FRP-wrapped concrete columns can be obtained by properly incorporating appropriate fire protection measures into the overall FRP-strengthened structural system. Fire endurance criteria and preliminary design recommendations for fire safety of FRP-strengthened RC columns are briefly discussed.     

FRP约束混凝土压弯构件力学性能的理论分析

利用FRP约束混凝土的应力 -应变关系模型 ,采用数值方法 ,对FRP约束混凝土压弯构件的荷载 -变形关系进行了全过程分析 ,据此考察了FRP极限强度、混凝土强度、含FRP率和长细比等参数对该类构件力学性能及承载力的影响 ,可供有关工程实践参考     

混凝土柱截面形状对纤维包裹加固效果的影响

通过圆形、矩形、矩形倒圆角和矩形改椭圆形截面的混凝土柱经纤维材料包裹后的轴压试验 ,证实圆形与椭圆形截面柱能较好地利用纤维材料的抗拉能力 ,获得良好的加固效果 ,其原因在于这些截面形状的周边从受荷一开始就存在侧向约束作用。最后还讨论了纤维包裹加固柱的破坏性质和抗力设计指标等取值问题     

环向预应力FRP约束混凝土圆柱应力应变关系

环向预应力FRP能够对核心混凝土提供主动约束,避免FRP的应力滞后问题,增强约束效果。在设计时若采用非预应力FRP约束混凝土的计算模型和应力应变关系模型,将会造成很大的误差。引入与环向预应力大小有关的初始约束应力和有效约束应力,并依据已有的试验数据和有限元模拟,提出了环向预应力FRP约束混凝土圆柱的峰值应力和峰值应变、极限应力和极限应变的计算模型;分析了环向预应力FRP约束混凝土圆柱的初始弹模,借鉴已有的FRP约束混凝土的应力应变关系模型,提出了环向预应力FRP约束混凝土圆柱的三线性应力应变关系模型,计算结果与试验结果吻合良好。     

纤维增强聚合物约束混凝土组合构件

介绍了纤维增强聚合物混凝土组合材料的发展状况及工作机理，指出FRP混凝土构成的组合构件既发挥了FRP和混凝土各自的优势，又能通过该2组分的协同作用满足结构工程对强度，刚度，耐久性，延性，耐腐蚀性及综合造价的要求。基本力学性能计算表明，FRP管混凝土的抗压强度和延性成倍提高，受拉时开裂延缓，经过合理设计的组合梁，柱等构件具有极性的抗震性能。     

RP约束混凝土柱徐变特性的理论分析

提出了FRP约束混凝土的徐变分析模型和计算方法 ,分析了加载龄期和持荷时间、轴压比、含FRP率、FRP强度和混凝土强度等因素对徐变特性的影响规律。然后提出考虑徐变影响后的FRP约束混凝土在轴心受压时的应力 -应变关系模型 ,在此基础上 ,利用数值方法计算出FRP约束混凝土轴心受压构件考虑徐变影响的荷载 -变形关系全过程曲线 ,并分析了轴压比、长细比、含FRP率、FRP强度和混凝土强度等不同参数情况下徐变对FRP约束混凝土柱承载力的影响     

外包纤维加固混凝土短柱轴压力学性能

通过对不同约束比情况下的 2 7个圆形、正方形倒圆角及正方形改椭圆形截面的混凝土柱经纤维材料包裹后的轴压短柱试验 ,证实了圆形与椭圆形截面柱能较好地利用纤维材料的抗拉能力 ,可获得良好的加固效果、证实了纤维包裹混凝土轴压全过程曲线也分为三个阶段 ,这是约束混凝土的特点。最后文章还讨论了纤维包裹加固柱的破坏性质和抗力设计指标等取值问题。