约束混凝土性能研究

FRP约束混凝土和钢管混凝土是两种不同的约束混凝土的应用形式。分析表明，约束混凝土可以显著提高其承载力和延性。通过比较FRP约束混凝土和钢管混凝土性能的差异，指出约束混凝土的性能主要与约束效应系数、非约束混凝土的强度以及约束材料的性能有关，并且给出了约束混凝土的统一强度模型和FRP约束混凝土的应力-应变模型，模型的计算结果与试验数据吻合较好。     

基于Drucker-Prager模型的FRP约束混凝土力学性能分析

由于FRP布提供的约束效应,混凝土的抗压强度能够得到很大的提高。较之实验研究,有限元(FEM)分析具有花费低、易于参数分析和易于得到混凝土截面应力分布等优点。通过基于DruckerPrager模型的有限元方法研究了FRP约束混凝土的力学性能。本文改进了线性Drucker-Prager材料模型并通过不同种类的实验(FRP约束实心混凝土实验和FRP约束空心混凝土实验)验证了该材料模型的合理性。基于验证后的有限元模型,通过参数分析研究了不同混凝土截面的应力分布情况以及空心率和FRP约束刚度对FRP约束空心混凝土力学性能的影响。最后提出了针对FRP约束混凝土极限应力和极限应变的计算方法,预测结果和实验结果基本一致。     

考虑尺寸效应的FRP约束混凝土轴压圆柱的本构模型和变参数研究

在现有标准试件的FRP约束混凝土本构模型基础上,提出了考虑尺寸效应的FRP约束混凝土轴压圆柱的本构模型。应用该模型对国内外大量不同尺寸的FRP约束混凝土轴压圆柱试件进行计算,计算曲线与试验曲线比较,结果整体吻合良好。表明所提出的本构模型不仅能考虑尺寸效应的影响,还对不同材质的FRP约束混凝土具有较好适用性。最后应用所提出的本构模型进行变参数研究。研究表明,在约束应力相同时,随试件尺寸增大,FRP约束混凝土轴压圆柱极限应力和极限压应变均下降。其下降幅度,随混凝土强度减少而增加。即FRP约束普通混凝土的尺寸效应较FRP约束高强混凝土明显。另外,混凝土强度相同时,约束应力较大(强约束)的FRP约束混凝土的尺寸效应比约束应力较小(弱约束)的FRP约束混凝土小。     

长细比对FRP约束混凝土柱承载力的影响

随着长细比的增加,FRP约束混凝土柱的承载力和延性有降低的趋势.由于FRP与钢材的性能存在巨大的差异,现有的设计规范不适用于FRP约束混凝土柱承载力的计算.为研究长细比对FRP约束混凝土柱承载力的影响,根据FRP约束混凝土柱的特点,以约束效应系数ξf、FRP管中含纤维复合材料的比率λ和约束效应折减系数kr为主要参数,建立FRP约束混凝土短柱承载力的计算模型.在此基础上,通过对现有试验数据的回归分析,引入FRP约束混凝土柱承载力的稳定系数,提出FRP约束混凝土柱的承载力计算公式,公式计算结果与已有试验数据吻合较好.     

预测FRP约束混凝土轴压强度的新模型

国内外许多学者根据FRP材料强度计算的约束强度和约束比,提出了不同形式的预测圆截面FRP约束混凝土强度的模型,其结果彼此存在较大差异.本文在分析了大量试验资料后认为试件破坏瞬时FRP产生的有效约束应力与上述约束强度存在不同程度的差距,导致现有模型未能正确体现FRP的约束效应.鉴于FRP强约束混凝土竖向应力超过核心混凝土强度后,它与环向缠绕FRP的拉应变(应力) 间存在良好的线性关系,提出了适用于外包FRP方式,约束刚度比βj在10～150范围内,用约束刚度比βj来预测约束混凝土轴压应力和强度的新模型,以便在给定FRP容许拉应变条件下正确估计FRP约束混凝土实际应力和安全储备.     

预测FRP约束混凝土轴压强度的新模型

国内外许多学者根据FRP材料强度计算的约束强度和约束比,提出了不同形式的预测圆截面FRP约束混凝土强度的模型,其结果彼此存在较大差异.本文在分析了大量试验资料后认为试件破坏瞬时FRP产生的有效约束应力与上述约束强度存在不同程度的差距,导致现有模型未能正确体现FRP的约束效应.鉴于FRP强约束混凝土竖向应力超过核心混凝土强度后,它与环向缠绕FRP的拉应变(应力) 间存在良好的线性关系,提出了适用于外包FRP方式,约束刚度比βj在10～150范围内,用约束刚度比βj来预测约束混凝土轴压应力和强度的新模型,以便在给定FRP容许拉应变条件下正确估计FRP约束混凝土实际应力和安全储备.     

FRP约束混凝土性能研究综述

FRP具有较高的强度和弹性模量,近年来在中国的发展非常迅速,从20世纪70年代中国对FRP材料探索研究,到20世纪80年代在土木工程领域中尝试性应用,再到如今大规模应用。其中FRP约束混凝土是其中一种较广泛的应用。主要从FRP约束混凝土的试验研究、FRP约束混凝土柱的强度模型、环境对FRP与混凝土组合结构影响三方面阐述FRP与混凝土组合结构的研究现状,最后,结合目前FRP与混凝土组合结构研究现状,提出可继续深入研究的方向。     

轴心受压FRP约束混凝土柱承载力分析

外包纤维复合材料(FRP)约束混凝土柱,可以有效提高混凝土柱的承载力和延性.系统总结了几种较为典型的FRP约束混凝土柱的极限抗压强度和极限应变的计算方法,通过对已有大量试验研究结果的分析,指出FRP约束混凝土圆柱的性能主要取决于FRP对混凝土柱的约束效果,并引入约束效应系数(MCR),以MCR为主要参数,提出了一种新的FRP约束混凝土柱的极限强度和极限应变的计算公式,该公式的计算结果与大量试验数据吻合较好.     

FRP-混凝土-钢新型组合柱的研究进展

FRP作为一种轻质高强、抗腐蚀和耐疲劳的新型结构材料,在混凝土结构修复加固中得到广泛应用。近年来,国内外学者为了更好地发挥传统材料的优点,将FRP与混凝土和钢材进行组合,提出了FRP约束钢管混凝土柱、FRP约束钢骨混凝土柱和FRP-混凝土-钢混合双管柱等多种新型组合柱。在此,围绕这三类新型组合柱的研究现状进行介绍,为FRP-混凝土-钢组合柱在工程领域的进一步研究和应用提供参考。     

FRP约束混凝土极限状态下破坏机理分析

FRP通过限制混凝土的侧向膨胀变形,可以有效地提高混凝土的强度和变形能力。试验研究表明被约束混凝土在极限状态随着外包FRP的断裂,内部已破损严重,出现较多碎块且可能存在滑动面。本文针对被约束混凝土极限状态下的破损,基于Mohr-Coulomb破坏条件,结合相关FRP约束圆柱体的试验研究结果的拟合分析,得到峰值强度计算模型,该模型与已有相关计算模型近似保持一致,证明了可以用Mohr-Coulomb原理解释FRP约束混凝土的破坏机理和建立其强度计算模型。该极限平衡下的破坏机理可以解释被约束混凝土在极限状态时侧向膨胀系数的可确定性。     

新型大断裂应变FRP约束混凝土圆柱的轴压性能

对新型大断裂应变FRP约束混凝土圆柱的轴压性能进行变参数的应力-应变全曲线研究,研究参数有FRP种类、包裹层数、非约束混凝土强度等。新型大断裂应变FRP约束混凝土的轴压性能与CFRP约束混凝土、GFRP约束混凝土、AFRP约束混凝土的轴压性能相比较,比较发现新型大断裂应变FRP约束混凝土轴压性能优于一般FRP约束混凝土。     

FRP约束方形混凝土柱轴心受压强度模型

FRP约束方形混凝土柱的侧向约束力受截面形状的影响较大，与圆形柱相比，由于拐角的应力集中导致的侧向约束应力不均匀等，使得FRP包裹方形柱的侧向约束效果明显降低。基于FRP约束圆柱体的强度公式，考虑方形柱的有效核心区、拐角效应以及等间距包裹的影响，引入对应的影响系数，建立了FRP约束方形混凝土柱轴心抗压强度新模型并与试验数据对比分析，结果表明，该模型具有良好的精度。     

轴心受压FRP约束混凝土的应力-应变关系研究

系统地总结了几种较为典型的FRP约束混凝土轴心受压时的应力 -应变关系模型 ,并进行了分析比较。在此基础上 ,以约束效应系数 ξ为主要参数 ,提出了FRP约束混凝土轴心受压时的应力 -应变关系模型 ,模型计算结果与大量试验结果吻合良好 ,研究成果可供有关工程技术人员参考。在此基础上 ,可进一步研究FRP约束混凝土梁柱的力学性能和承载力     

纤维增强复合材料加固混凝土柱的研究进展

基于纤维增强复合材料(FRP)约束混凝土柱的相关研究,从FRP约束混凝土柱的应力-应变关系、轴心受压和偏心受压力学性能、抗震性能以及有限元数值模拟等几个方面,对FRP约束混凝土柱的研究现状和各方面的相关控制因素进行了系统阐述,重点分析了FRP侧向约束强度、刚度、FRP类型、柱截面形状、未约束混凝土强度、倒角半径、截面长宽比等因素对约束效果的影响,为FRP加固混凝土柱的进一步研究提供了参考.     

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.     

国外FRP约束混凝土短柱计算模型简介

由于FRP材料的优良特性，在建筑领域的应用越来越广泛。对于混凝土柱的加固，一般采用环向约束的方法。国外关于FRP约束混凝土柱的研究已经开展多年，众多学者提出了相应的计算模型。介绍了国外应用较多的几种模型，并进行了一定的分析和比较。     

±60°缠绕的纤维复材管约束混凝土短柱轴压试验研究

目前对于纤维复材(FRP)管约束混凝土的研究主要集中于FRP管纤维缠绕角为±90°或接近±90°的情况,对于其他纤维缠绕角研究较少。通过对18个纤维缠绕角为±60°的FRP管约束混凝土短柱在单调荷载下的轴压试验,对FRP管约束混凝土短柱的破坏形态、应力-应变曲线和承载力进行了研究,分析了FRP管厚度、混凝土强度的影响。同时进行了6个纤维缠绕角为±80°(纤维缠绕方向接近环向即±90°)的FRP管约束混凝土短柱在单调荷载下的轴压试验,以对比研究±80°纤维缠绕角和±60°纤维缠绕角的影响。试验研究结果表明:FRP管约束混凝土短柱的破坏形态与FRP管纤维缠绕角有关;FRP管纤维缠绕角、FRP管厚度和混凝土强度是影响FRP管约束混凝土抗压强度的重要因素;FRP管约束混凝土的极限应变主要与混凝土强度等级有关,且极限应变随着FRP管厚度的增加而增大。     

FRP约束混凝土圆柱无软化段时的应力-应变关系研究

在国内外大量试验研究的基础上,比较分析了FRP、箍筋及钢管约束混凝土圆柱性能的差异。指出FRP约束混凝土圆柱的极限强度主要与FRP侧向约束强度、未约束混凝土强度及FRP形式等有关,并提出FRP约束圆柱后极限强度计算方法。指出已有的FRP约束混凝土圆柱极限应变计算方法误差均较大,本文提出新的极限应变计算方法:首先,发现FRP约束混凝土圆柱的极限泊松比趋向一恒定值,并建议了极限泊松比的计算公式,然后根据应变相容可确定FRP约束混凝土圆柱的极限应变。最后,建议了确定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,与已有的试验结果比较表明,模型简单且精度高,能适用于AFRP、GFRP、CFRP等不同类型及FRP管和FRP布等不同形式FRP约束的混凝土圆柱。     

新型组合结构柱的性能研究

近年来,作者针对一些新型的组合结构柱开展了一些研究工作,这些新型组合柱包括薄壁钢管混凝土、中空夹层钢管混凝土、FRP约束钢管混凝土及FRP约束混凝土柱等。本文在简要归纳和总结有关研究结果的基础上,分析这些新型组合柱的工作性能及其特点,以期为有关研究工作提供参考。     

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.