FRP约束钢管混凝土轴压构件力学性能研究

进行了9个钢管混凝土轴心受压构件的试验研究,对其中的6个构件包裹了纤维增强复合材料(FRP)。试验参数为钢管截面形状、截面尺寸和包裹FRP的层数。试验结果表明,FRP约束圆钢管混凝土可以较好地发挥FRP约束混凝土和钢管混凝土的双重优点,构件在具有较高承载力的同时还具有较好的延性。最后,提供了FRP约束圆钢管混凝土轴压构件承载力的简化计算公式。     

FRP约束钢管混凝土柱的研究现状综述

基于将FRP应用于钢管混凝土柱以改善其力学性能问题和加固需求,对国内外FRP约束钢管混凝土柱的研究现状进行了综述.     

FRP约束混凝土的轴压试验研究

本文简要列举和归纳了典型的轴压受力情况下的FRP约束混凝土模型,并与本文进行的15个FRP约束混凝土的轴压试验结果进行了对比.从试验结果分析来看,配置少量的箍筋可以明显提高FRP约束混凝土的变形能力.本文在试验的基础上对混杂FRP管混凝土和不同受力情况下的FRP管混凝土轴压性能进行了分析.     

FRP约束钢管混凝土柱轴心受压极限承载力

应用第四强度理论和三向应力状态下的混凝土破坏准则推导出了约束钢管混凝土柱轴心受压的极限承载力计算公式,并分析了工作机理。算例表明,在钢管混凝土柱的外围设置横向约束件可以提高钢管混凝土柱的承载力。推导出的计算公式为约束钢管混凝土柱的设计提供了理论依据。     

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。     

约束混凝土柱性能研究与进展

FRP约束混凝土柱和钢管混凝土柱是两种不同的约束混凝土应用形式。研究表明,对混凝土进行约束,可以明显提高其承载力和延性。钢管混凝土柱破坏前有较大的变形,属延性破坏;FRP约束混凝土柱的破坏具有突然性,但其强度提高的幅度较大。本文对这两种约束混凝土柱的受力性能进行了简要的比较,并总结了FRP约束混凝土柱和钢管混凝土柱研究现状,同时对今后的发展应用进行展望。     

钢管约束的钢管混凝土短柱轴压性能试验研究

为增强核心混凝土约束作用并改善其力学性能,在钢管混凝土外部增设圆钢管形成钢管约束的钢管混凝土组合柱,以构件类型、内层和外层钢管含钢率及核心混凝土强度等级为参数,设计并完成了14个钢管约束的钢管混凝土短柱和14个钢管混凝土短柱的轴压试验;观察试验现象和不同试件的破坏模式,研究各关键参数对试件轴压力学性能的影响,分析内层和外层钢管应力和应变发展规律,对比分析钢管混凝土和钢管约束的钢管混凝土的承载力和变形性能。研究结果表明:当钢管约束的钢管混凝土套箍系数不小于0.87,可使钢管混凝土柱的剪切脆性破坏转为截面压溃破坏,外观表现为腰鼓形破坏;达到承载力时,外层钢管横向应力可以达到钢材屈服强度,对核心混凝土的约束作用较强;钢管约束的钢管混凝土短柱轴压承载力较含钢率相近的常规钢管混凝土承载力可以提高20%左右,较内部钢管混凝土承载力可提高约70%。基于叠加法和GB 50936—2014《钢管混凝土结构技术规范》,提出两种钢管约束的钢管混凝土轴压承载力计算方法,预测结果与试验结果吻合良好。     

钢管约束再生混凝土轴压试验研究

以再生粗骨料取代率为试验主要研究参数,完成了15个钢管约束再生混凝土圆柱试件的轴压试验,分析了试件的受压破坏特性、轴向荷载-轴向应变关系以及约束再生混凝土的横向变形系数变化规律。试验和分析结果表明：钢管约束再生混凝土主要破坏形态为试件中部鼓曲,核心再生混凝土发生斜剪破坏;钢管约束再生混凝土与约束普通混凝土的受力过程基本相同,分为弹性和塑性发展阶段;钢管约束使核心再生混凝土强度得到明显提高,变形性能得到改善;再生粗骨料取代率变化对钢管约束再生混凝土的横向变形系数影响不大;钢管再生混凝土轴压极限荷载随着再生粗骨料取代率的增加而降低。最后根据试验数据拟合了钢管约束再生混凝土应力-应变关系表达式。图8表2参12     

循环轴压荷载下受FRP约束的圆钢管混凝土柱

在很多结构中,钢管混凝土(CFTs)被作为柱使用。在钢管混凝土中,核心混凝土可阻止钢管内部发生屈曲变形,但是钢管约束水平、强度和延性的降低仍受外部局部屈曲的影响。为了克服钢管混凝土的这种缺陷,可以通过外包碳纤维增强材料来抑制外部局部屈曲变形。研究循环轴压荷载下受FRP约束的钢管混凝土柱的性能和建模过程。介绍并讨论两组圆钢管混凝土循环轴压荷载试验的试验结果。提出一个圆钢管混凝土中约束混凝土的循环应力-应变模型,且与试验结果较为一致。所提出的应力-应变模型可以在以后的研究中用来建立地震荷载作用下圆钢管混凝土模型。     

FRP约束混凝土构件抗弯承载力研究

采用数值分析方法对FRP约束混凝土纯弯构件的荷载 -变形关系进行全过程分析 ,理论计算结果与实验结果吻合良好 ,在此基础上 ,本文推导了FRP约束混凝土构件抗弯承载力简化计算公式 ,公式形式简单 ,概念明确 ,便于实际应用。简化公式计算结果与实验结果吻合较好。本文的研究成果可为进一步深入研究FRP约束混凝土压弯构件的力学性能和承载力计算方法提供参考。     

钢管混凝土构件设计计算及可靠度分析

基于《建筑结构设计统一标准》(GBJ6 8- 84) ,应用结构可靠度分析的一次二阶矩法 ,分别对《钢 -混凝土组合结构设计规程》(DL - 5 0 85 /T - 1 999)和《战时军港抢修早强型钢 -混凝土组合结构设计规程》(GBJ- 2 0 0 0 )中有关圆钢管混凝土和方钢管混凝土轴压、纯弯及压弯构件的承载力设计公式进行了可靠度分析 ,分析结果表明 ,规程中设计公式基本满足统一标准对塑性材料可靠度指标的要求。     

钢管再生混凝土构件荷载-变形关系的理论分析

在确定钢材与核心再生混凝土本构关系模型的基础上,采用数值方法对钢管再生混凝土轴心受压、纯弯曲和压弯构件的荷载-变形全过程关系曲线进行模拟,对此类构件的力学性能进行研究,理论分析结果与试验结果非常吻合。最后在参数分析结果的基础上,提出钢管再生混凝土压弯构件承载力的简化计算公式。     

各种截面钢管混凝土轴压短柱基本性能连续性的理论研究

根据“统一”理论推断 ,对不同截面形式的钢管混凝土轴压短柱采用有限元方法进行分析 ,得到了圆形、方形、矩形和八边形截面轴压短柱的平均应力 -应变全过程关系曲线。最后导得各种截面钢管混凝土轴压短柱的组合性能指标及承载力设计公式。研究结果表明 ,各种截面形式的钢管混凝土的性能变化是连续的。     

钢管与混凝土粘结性能的试验与理论分析

钢管与混凝土之间的粘结是钢管混凝土柱性能研究的重要课题。考虑不同形式的粘结状态,研究钢管和混凝土之间粘结性能,分析粘结形式对钢管混凝土柱受压承载力的影响,并将试验结果与钢管混凝土设计规程进行对比分析。结果表明,粘结对钢管混凝土柱的极限承载力的影响不显著,研究结果可供理论和设计参考。     

钢管再生混凝土构件受力机理研究

在确定钢管与核心再生混凝土本构关系模型的基础上,采用有限元法对钢管再生混凝土轴压短柱、纯弯构件和压弯构件的破坏模态和荷载-变形关系曲线进行全过程分析,揭示出受力过程中钢管与核心再生混凝土截面应力分布规律及钢管与核心再生混凝土之间的相互作用,较为深入地认识了静力荷载作用下钢管再生混凝土构件的工作机理。     

钢管初应力对钢管混凝土构件轴压刚度和抗弯刚度的影响

钢管混凝土轴压刚度和抗弯刚度是对钢管混凝土结构进行抗震分析的重要指标。利用数值方法计算了考虑钢管初应力影响时的钢管混凝土轴压构件和纯弯构件荷载 -变形关系曲线 ,分析了初应力系数、截面含钢率、钢材和混凝土的强度等因素的影响规律。最后推导了考虑钢管初应力影响时钢管混凝土构件弹性抗弯刚度简化计算公式     

矩形钢管混凝土框架节点与其他节点的比较研究

通过3个全矩形钢管混凝土框架节点(外加强环)模型的拟静力试验,以轴压比和梁柱线刚度比为参数,研究了该类框架节点的滞回曲线、延性、强度与刚度退化、耗能能力、破坏机理及其破坏特征,考察了轴压比、梁柱线刚度比等参数对节点受力性能的影响规律。结论表明:全矩形钢管混凝土框架节点的滞回曲线饱满,耗能能力强;强度与刚度退化缓慢;在达到极限荷载后具有良好的延性和后期变形能力,满足延性节点的要求。经与钢筋混凝土框架、组合结构框架及钢框架节点抗震性能的比较可知,全钢管混凝土框架节点具有较好的受力性能和抗震能力,研究成果可用于指导钢管混凝土结构的工程实践。     

方钢管混凝土轴压短构件局压承载力试验研究

局部承压是工程结构中一种常见的受力情况 ,为了深入认识方钢管混凝土构件在局部压力作用下的性能 ,进行了 2 8个方钢管混凝土轴压短构件局压承载力的试验研究 ,同时还进行了素混凝土局压和钢管混凝土承载力的对比试验 ,以及测量粘结强度的推出试验 ,基于对试验结果的分析 ,考察各主要因素的影响规律 ,并初步建议了方钢管混凝土局压承载力的计算方法。     

椭圆形钢管混凝土构件纯弯力学性能分析

利用有限元软件ABAQUS建立椭圆形钢管混凝土构件纯弯力学性能分析的有限元计算模型,并通过6个椭圆形钢管混凝土构件纯弯试验验证有限元计算模型的准确性。在此基础上对其受力全过程中钢管及混凝土应力分布情况进行分析,同时给出钢管与核心混凝土之间的相互作用,并对剪跨比、钢管强度、混凝土强度、短轴长和长轴长等参数对纯弯时构件极限承载力及荷载-位移曲线的影响进行比较。结果表明:椭圆形钢管混凝土构件在跨中发生倾向弯曲破坏,钢管屈服强度、混凝土强度、长轴长、短轴长及钢管壁厚等参数对其力学性能影响显著,剪跨比对其力学性能影响不明显。