碳纤维布约束加固混凝土偏压柱的试验研究与分析

通过5根碳纤维布约束加固混凝土柱的偏心受压试验，研究了加固后混凝土柱在不同偏心距荷载作用下的破坏特征和受力性能，对外包碳纤维布的横向应变、柱截面应变、侧向挠度以及极限承载能力等进行了分析。结果表明，碳纤维布约束加固小偏心受压混凝土柱是有明显效果的，随着偏心距的增大，加固效果逐渐减小；     

CFRP持载加固高强混凝土偏压柱受力性能研究

通过8根碳纤维布约束加固高强混凝土方柱的持载偏心受压试验,研究加固后持载高强混凝土方柱在不同的偏心距、加固方式及持载水平作用下的破坏特征和受力性能,对外包碳纤维布的横向应变、柱截面应变、侧向挠度以及极限承载能力等进行分析。试验结果表明,碳纤维布约束加固持载小偏心受压高强混凝土柱是有明显效果的,承载力和延性都有一定程度的提高。随着偏心距和持载值的增大,加固效果逐渐减小,而且碳纤维布用量的减小也会使加固效果减小。在已有的相关研究成果的基础上,根据试验结果和试验分析,提出碳纤维布约束加固持载偏心受压柱的承载能力计算公式。     

CFRP布持载加固高强混凝土偏压柱受力性能

为了检验碳纤维增强复合材料(CFRP)布持载加固高强混凝土偏压柱的有效性,对8根CFRP布加固高强混凝土方柱进行了持载偏心受压试验,研究了持载加固后高强混凝土方柱在不同偏心距、加固方式及持载水平作用下的破坏特征和受力性能,并对外包CFRP布的横向应变、柱截面应变、侧向挠度以及极限承载力进行了分析.结果表明:CFRP布持...     

外包钢与碳纤维布复合加固钢筋混凝土偏压柱试验研究

通过14根被加固钢筋混凝土柱的偏心受压试验,研究了碳纤维布和角钢以及两者复合加固后混凝土柱的破坏特征、受力性能和破坏机理。分别对不同含碳纤维布率、含角钢率、长细比和偏心距下被加固混凝土柱的极限承载力、应力-应变关系以及刚度和延性等方面进行了研究和分析。研究结果表明:复合加固混凝土柱充分发挥了碳纤维布和角钢加固混凝土柱的各自优点,并使它们能协调工作、共同作用,获得优良的力学性能,同时复合加固柱的承载力和延性均优于碳纤维布和角钢单一加固柱。长细比越小、偏心距越小、含CFRP率和含角钢率越高,则柱承载力越高,延性提高效果越好。     

碳纤维布(CFRP)加固钢筋混凝土偏心受压柱的试验研究

对碳纤维布(CFRP)横向约束的混凝土矩形偏心受压柱进行了静载性能的试验研究,测得了小偏心受压柱加固后的极限承载力及其箍筋和CFRP的荷载-应变曲线,并在小偏心范围内,对不同偏心率下的CFRP加固混凝土柱受压的特点作了分析。试验结果表明:外贴CFRP能有效地提高小偏心受压混凝土柱的抗压极限承载力,且其极限承载力的提高幅度随偏心距减小而增大。最后参考《混凝土结构设计规范》对外贴CFRP的小偏心受压柱的抗压极限承载力提出了实用的计算公式,计算值与试验结果基本吻合。     

纵向预应力加固混凝土偏压柱破坏过程的数值仿真分析

为了研究以纵向预应力张拉加固钢筋混凝土偏心受压构件效果及影响因素,开展了加固后偏压柱破坏过程的数值仿真分析研究。利用ANSYS有限元计算软件,模拟了不同偏心距和加固方式下偏压柱构件加载破坏全过程,探讨了纵向预应力钢绞线加固方式、外荷载偏心距以及钢绞线初张拉力值等因素对偏压柱承载能力、刚度和破坏时塑性性能的影响。研究表明,预应力加固能有效提高偏心受压柱的极限承载能力和抗弯刚度,破坏状态构件截面内塑性发展更加充分,属性破坏的变形特点更加明显;而且,当偏心距较大时,单侧预应力张拉的加固效果更加明显。     

外包钢加固低强混凝土偏压柱试验研究

通过7根外包钢加固低强度混凝土柱的偏心受压试验,研究了加固后混凝土柱在不同偏心距荷载作用下的破坏特征、受力性能和破坏机理。分别对不同偏心距和不同配扁钢箍率下的柱截面应变、扁钢箍应变、角钢应变、钢筋应变、挠度以及极限承载力等进行了分析。     

复材布约束有预压荷载的型钢混凝土矩形短柱轴压性能试验研究

为研究碳纤维布约束型钢混凝土矩形短柱的轴心受压破坏机理和受力性能,对15个试件进行了轴向静力加载试验,考虑了碳纤维布层数和预压荷载水平两个参数。试验结果表明:所有的约束型钢混凝土柱均以碳纤维布断裂为破坏标志,破坏前有明显的预兆。施加在约束柱上的峰值荷载随碳纤维布层数增加而提高,包裹2层布提高了58.36%,3层提高了64.51%;预压荷载的存在会减弱碳纤维布对短柱的约束效果,且随着预压荷载水平的提高,布的有效拉应变不断减小,柱承载能力不断降低。最后建立了碳纤维布有效拉应变与预压荷载水平的关系式,提出了构件轴压承载能力计算式,计算结果与试验结果吻合良好。     

碳纤维布约束混凝土单轴受压时的应力-应变关系

通过32个混凝土圆形试块的轴压试验,研究了碳纤维布约束混凝土的受压性能.分别讨论了混凝土强度等级、碳纤维布加固率、截面尺寸对碳纤维约束混凝土性能的影响.建立了力学意义明确且精度满足应用要求的碳纤维约束混凝土单轴受压时的应力-应变关系.     

截面高宽比对约束混凝土柱轴压性能影响研究

对4个不同高宽比的碳纤维布约束型钢混凝土短柱进行轴压试验,结果表明构件高宽比越大,加固后变形能力增长越好。随后在数值模拟基础上,对更大参数范围的约束型钢混凝土柱和钢筋混凝土柱做比较分析,发现对截面高宽比小的柱实施约束加固易获得承载力加固效果,而对大高宽比柱则易获得延性加固效果;且在高宽比大于2.0的情况下,约束型钢混凝土柱比钢筋混凝土柱仍具有较好加固效果,碳纤维布有良好的应变发挥,组合柱截面内存在混凝土有效约束区。     

预应力碳纤维布加固混凝土方形截面短柱轴心受压试验

为了研究预应力碳纤维(CFRP)布加固混凝土方形截面短柱轴心受压力学性能,根据配筋率的不同设计了3组共计12根混凝土方形截面短柱,每组包括3根预应力CFRP布加固的混凝土柱和1根普通混凝土柱。通过静载试验获得了各试件受压极限承载力、位移和预应力CFRP布应力增量等试验数据,得到了荷载作用下试件变形曲线及破坏形态,分析了预应力CFRP布应力水平和纵筋配筋率对混凝土方形截面短柱加固后的力学性能的影响。研究结果表明:采用预应力CFRP布约束混凝土柱一方面能够限制混凝土横向变形,使柱中混凝土从加固时刻起即受到环向应力,提高了混凝土极限压应变,从而显著提高柱的极限承载力,承载力提高幅度在60%以上;另一方面,由于受压柱的延性与截面配筋率有关,加固柱配筋率较低时,延性较好;反之则延性较差。     

Behavior of RC columns strengthened with different CFRP systems under eccentric loading

The present study investigates the performance of eccentrically loaded columns externally strengthened with different carbon fiber-reinforced polymer (CFRP) systems. The 10 specimens were representative-scale square columns made of normal-strength concrete with substandard (internal) reinforcement details that were designed to represent old building structural columns. Eight columns were upgraded by four types of commercially available systems of external reinforcement, using plates, unidirectional or bi-directional composite fabrics. It was considered necessary to get information on a wide spectrum of carbon fiber-reinforcement systems in order to provide a satisfactory set of experimental data for validating future suitable retrofitting design methods. Experimental results presented in this paper show that a significant improvement of the strength capacity, deformation capacity and ductility of columns can result of the CFRP application, but the observed gains strongly depend on the reinforcement systems.     

钢管超高强混凝土长柱及偏压柱的性能与极限承载能力的研究

本文报导了钢管超高强混凝土长柱和偏压柱的试验研究工作。长柱试验研究结果表明,钢管超高强混凝土长柱的承载能力和极限纵向变形率随长细比Ｌｅ／ Ｄ的增大而下降,在所研究的 Ｌｅ／ Ｄ范围内,所有的钢管超高强混凝土长柱都有一定的延性,但延性随Ｌｅ／Ｄ的增大而降低。普通钢管混凝土长柱的承载能力考虑长细比影响的折减系数计算公式也适用于钢管超高强混凝土长柱。偏压柱试验研究结果表明,在偏心率为０．２２～０．６５范围内,加载后所有偏压柱试件横向无明显的外形变化。在相同的长细比下,随着偏心率的增加,试件的承载能力降低,极限纵向变形率降低,但总体来说,偏压短柱的纵向变形率比轴压短柱的极限应变要大一些。在相同的偏心率下,长细比越大,试件的承载能力和纵向变形率也越低。钢管超高强混凝土耐偏压能力等于或优于普通钢管混凝土偏压柱。经过适当修正的普通钢管混凝土偏心率折减系数可以用于钢管超高强混凝土偏压柱承载能力计算。     

Influence of ultra-high strength infill in slender concrete-filled steel tubular columns

This paper describes 24 tests conducted on slender circular tubular columns filled with normal, high, and ultra-high strength concrete for plain, bar reinforced and steel fiber reinforced columns. These were reinforced and subjected to both concentric and eccentric axial load. It is a continuation of a previous research paper (Portoles et al., 2011 [1]), which presented test results on eccentrically loaded plain concrete columns. The test parameters are nominal strength of concrete (30, 90 and 130 MPa), eccentricity e (0, 20 and 50 mm) and type of reinforcement. A comparison with the corresponding empty tubular columns is performed, as the aim of the paper is to analyze the influence of each type of infill and establish the best option for practical application. For the limited cases analyzed the results show that the addition of high or ultra-high strength infill is more useful for concentric loaded cases than for eccentric loaded ones, where it seems that the best design option is the utilization of bar reinforced concrete filling rather than steel fiber to reinforce CFST columns. The experimental ultimate load of each test was compared with the design loads from Eurocode 4, accurate for the eccentrically loaded tests.     

CFRP布对不同截面混凝土柱加固性能分析

为了探究碳纤维增强复合材料(CFRP)布对不同截面混凝土柱的加固性能,以条带用量、条带净间距、条带净宽等参数为控制变量,设计并制作了3组钢筋混凝土柱,第1组试件为方形截面柱,第2组试件为T形截面柱,第3组试件是在第2组试件的基础上,在翼缘与腹板转角处利用角钢对CFRP布进行锚固。通过对3组钢筋混凝土试件进行轴心受压试验,得到了试件极限荷载、轴向变形以及破坏形态等试验数据。采用有限元软件ABAQUS建立了一批CFRP布约束状态下的混凝土短柱,并对其力学性能进行了分析。根据试验数据及有限元分析结果,提出了CFRP条带约束状态下方形截面钢筋混凝土柱和角钢锚固CFRP条带约束状态下T形截面钢筋混凝土柱极限承载力的计算公式。结果表明:随着CFRP条带用量的增加,加固混凝土柱的承载力增大; 当CFRP条带的用量相同时,极限承载力随条带净间距的减小而增大; 使用角钢在T形截面柱的翼缘与腹板转角位置对CFRP条带锚固,可以更好地发挥出CFRP条带的抗拉强度,使混凝土柱的极限承载力有所提升。     

不同约束条件下碳纤维布加固素混凝土柱的低温试验与分析

进行了碳纤维布对不同约束素混凝土柱的低温压缩试验,试验参数为3个温度(5℃、-5℃及-10℃)和2种碳纤维包裹方式。试验结果表明,在低温条件下,碳纤维布加固素混凝土柱可以有效地提高混凝土的抗压强度,整片完全包裹约束素混凝土方柱-5℃、-10℃抗压强度分别提高了40.06%、47.48%;碳纤维布还能有效地改善素混凝土柱的变形性能,-5℃全包裹的峰值应变提高了25.2%。     

二次受力CFRP布加固混凝土矩形柱抗压强度计算方法研究

在一次受力下CFRP布加固混凝土矩形柱抗压强度理论公式的基础上,按照叠加原理和强度代换原理推导了二次受力下CFRP布加固混凝土矩形柱抗压强度理论公式,并采用ANSYS软件对CFRP布加固混凝土柱的二次受力性能进行了数值模拟,将试验值与理论值及ANSYS值进行对比,结果基本吻合,证明了理论推导的科学性,为加固工程提供了一定的理论参考.     

HRBF500钢筋混凝土偏心受压柱承载力的试验研究

通过对9根HRBF500钢筋混凝土偏心受压柱和1根HRB400钢筋混凝土偏心受压柱的试验,分析了荷载-钢筋应变、混凝土应变曲线以及破坏形态的特点。在试验和理论分析的基础上,提出HRBF500钢筋在混凝土柱中的强度设计取值为450 MPa和受压承载力计算公式的建议。     

碳纤维布加固钢筋混凝土短梁受弯试验及承载力计算

通过11根不同跨高比碳纤维（carbon fiber reinforced polymer, CFRP）布加固钢筋混凝土梁的受弯试验,研究了跨高比、纵筋配筋率和CFRP布层数对钢筋混凝土梁极限荷载的影响。结果表明：CFRP布加固钢筋混凝土梁的受弯破坏主要有CFRP布拉断和受压区混凝土压碎两种模式;随跨高比的减小,CFRP布加固钢筋混凝土梁极限荷载显著增加;随纵筋配筋率和CFRP布层数的增加,CFRP布加固钢筋混凝土梁极限荷载显著提高。结合文中和已有文献的试验结果,提出了反映跨高比影响的CFRP布加固钢筋混凝土短梁受弯承载力计算方法,该方法既可用于CFRP布加固的钢筋混凝土短梁也可用于浅梁的受弯承载力计算。