纤维增强钢筋混凝土T形柱框架边节点抗震性能试验研究

T形柱框架边节点的核心区截面薄弱,是异形柱结构的抗震薄弱部位。为改善节点抗震性能,提出一种T形柱框架边节点区及相邻梁端一定范围内采用聚丙烯纤维混凝土替代普通混凝土的增强方法。通过梁端反复荷载作用下4个纤维增强范围不同的T形柱框架边节点试件的试验结果,对比试件滞回特性、承载能力和变形能力、延性和耗能能力、刚度退化、残余变形等抗震性能指标,确定最佳的纤维增强范围,提出纤维增强T形柱框架边节点受剪承载力的设计计算方法。对比分析结果表明,纤维增强T形柱框架边节点破坏程度减轻,承载能力和变形能力、耗能能力增强,刚度退化和残余变形减小,纤维最佳掺入范围是节点核心区至邻近1倍梁高范围。考虑纤维增强作用,提出T形柱框架边节点受剪承载力的计算模型并与节点受剪承载力试验值进行对比验证,结果表明模型计算式形式简单,用于结构设计具有足够的安全性。     

钢-连续纤维复合筋（SFCB）增强混凝土柱抗震性能初探

为验证具有稳定二次刚度的钢-连续纤维复合筋(SFCB)增强混凝土柱在地震作用下有较小的残余变形和良好的可修复性,本文首先基于纤维截面模型,利用有限元软件Opensees对SFCB增强的混凝土柱在往复荷载下的受力性能进行了数值模拟,然后介绍了SFCB增强混凝土柱在低周反复荷载作用下的部分试验结果,通过计算值与试验结果的比较,两者吻合良好,且都证明了SFCB增强混凝土柱具有明显而稳定的二次刚度和屈服后残余变形小的特性.最后通过对SFCB增强混凝土柱与普通RC柱的非线性动力时程分析进一步表明,在罕遇地震作用下,SFCB增强混凝土柱具有残余变形小,可修复性强的抗震性能.     

PVA纤维增强混凝土框架柱抗震性能数值分析

为了研究低周往复荷载作用下PVA纤维增强混凝土框架柱的抗震性能,基于有限元模拟软件Open Sees,采用纤维模型对PVA纤维增强混凝土柱和普通钢筋混凝土柱在低周往复荷载作用下的受力性能进行数值模拟,从柱滞回曲线、骨架曲线、承载力、延性性能及耗能能力方面对数值模拟结果与试验结果进行对比分析,校准采用的PVA纤维增强混凝土本构模型参数。在此基础上,重点分析了PVA纤维增强混凝土柱剪跨比、轴压比等参数对其抗震性能的影响。参数分析结果表明:随着柱剪跨比的增加,位移延性系数先增后减,在剪跨比为3时达到最大,极限位移角随剪跨比的增加而增加;随着柱轴压比的增加,位移延性系数和极限位移角均减小。     

纤维增强石膏板组合墙体抗震性能的非线性有限元分析

基于纤维增强石膏板组合墙体的抗震性能模型试验，采用ANSYS参数化程序设计语言（APDL）编制了命令流，对模型墙体在侧向和竖向荷载共同作用下的破坏特征和整体结构的抗震性能进行了非线性有限元分析。研究了钢筋混凝土芯柱和纤维增强石膏板对墙体抗侧承载能力的影响。计算结果与试验结果吻合较好，分析结果说明纤维增强石膏板组合墙体具有良好的抗震性能。     

钢-连续纤维复合筋增强混凝土柱抗震性能试验研究

具有稳定二次刚度和良好震后可修复性的钢-连续纤维复合筋(SFCB)增强混凝土柱的抗震性能与普通RC柱有较大差别,本文对在水平往复荷载作用下,轴压比为0.12的4个SFCB增强混凝土柱及1个RC对比柱的抗震性能进行试验研究。SFCB增强混凝土柱主要变化参数为SFCB中的纤维种类(玄武岩纤维和碳纤维)和钢/纤维比例。研究结果表明:①SFCB增强混凝土柱相对普通RC柱具有稳定的二次刚度,在复合筋内芯钢筋屈服后,SFCB增强混凝土柱承载力仍可稳定提高;②SFCB增强混凝土柱由于复合筋的二次刚度,实现了在与普通RC柱相同柱顶变形能力的前提下,具有较小柱脚曲率需求的特点,从而实现较小的卸载残余位移,较高的震后可修复性能;③SFCB增强混凝土柱的性能特点与复合筋中外侧纤维有直接关系,钢-玄武岩纤维复合筋增强混凝土柱相对于钢-碳纤维复合筋柱具有更好的延性(二次刚度有效长度)和相同柱顶侧向位移水平下卸载时更小的残余位移。     

FRP约束钢筋混凝土柱的抗震性能研究现状

纤维增强聚合物(FRP)以其轻质、高强、抗腐蚀、耐疲劳及其温度稳定性而受到土木工程界的日益关注，近年来被广泛地用于各种形式结构的修复和加固。从结构试验、计算理论和计算方法三个方面，阐述了国内外研究者对FRP约束钢筋混凝土柱抗震性能的研究现状，分析了研究中存在的不足，并对FRP约束钢筋混凝土柱的抗震性能今后的研究提出了展望。     

钢筋增强ECC-钢管混凝土组合柱抗震性能试验及其数值模拟

为研究钢筋增强ECC-钢管混凝土组合柱的抗震性能，完成了7根钢筋增强ECC-钢管混凝土组合柱和4根钢管混凝土叠合柱的低周往复加载试验。试验结果表明：钢筋增强ECC-钢管混凝土组合柱在低周往复荷载下均具有较好的延性，滞回曲线饱满，未出现明显的“捏缩”效应，表明ECC材料与核心钢管混凝土具有较好的协同变形能力和组合作用。相比之下，钢管混凝土叠合柱试件在低周往复荷载下出现明显的外层混凝土剥离现象，滞回曲线捏拢现象较为明显。通过累积耗能对比分析可知，钢筋增强ECC-钢管混凝土组合柱的累积耗能约为钢管混凝土叠合柱的2倍，表明钢筋增强ECC-钢管混凝土组合柱具有更好的抗震性能，适用于抗震设防烈度较高地区。此外，基于有限元软件ABAQUS对钢筋增强ECC-钢管混凝土组合柱的滞回性能进行了模拟，将有限元分析结果与试验结果对比发现，二者吻合较好，表明采用该有限元模型可以较为准确地研究该类组合柱的抗震性能。最后，基于有限元模型探讨了不同参数对组合柱受力性能的影响。     

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。     

纤维增强复合材料加固混凝土柱的抗震性能研究现状

阐述纤维增强复合材料(FRP)加固混凝土柱的研究进展及成果,包括FRP加固混凝土柱的原理、破坏形式、试验研究、有限元模拟、抗震性能评估以及未来发展趋势等。在抗震性能评估方面,介绍了延性的量化设计指标:位移延性系数和曲率延性系数。介绍计算位移延性系数的3种实用方法,并用曲率增大系数来衡量曲率延性系数,以期为FRP抗震加固的进一步研究提供参考。     

椭圆钢管混凝土柱抗震性能试验与分析

为探究椭圆钢管混凝土构件的抗震性能，文章开展椭圆钢管混凝土柱在水平低周往复荷载与轴力共同工作下的拟静力试验，研究轴压比和混凝土强度等参数对其抗侧承载力、刚度、延性和耗能等抗震力学性能的影响规律，揭示椭圆钢管混凝土柱在水平低周往复荷载作用下的主要破坏形态与受力机理；同时结合椭圆截面特征和代码编程，开发基于OpenSees有限元软件的椭圆钢管混凝土柱精细化分析模型，并将计算结果与试验进行分析对比，验证有限元模型的准确性和可行性，进而明确椭圆钢管混凝土柱相对于普通钢管混凝土构件的抗震性能特征，并系统开展材料和几何等诸多参数对椭圆钢管混凝土柱抗震性能的影响分析。研究结果表明，椭圆钢管混凝土柱具有良好的抗震性能，且相比于传统钢管混凝土柱具有明显的强度、刚度和耗能优势；在水平低周往复荷载下，椭圆钢管混凝土柱的破坏模式主要包括柱脚钢管的局部屈曲、撕裂，核心混凝土压溃等现象。     

FRP约束混凝土圆柱体轴心抗压强度研究

为确定纤维增强塑料(FRP)约束混凝土圆柱体轴心抗压强度的计算方法,以相关研究成果为基础,对具有代表性的FRP约束混凝土强度模型进行了对比分析,并将这些强度模型的计算值与已有的相关试验数据进行了比较,在此基础上,建立了改进的FRP约束混凝土圆柱体轴心抗压强度计算的简化模型。改进的FRP约束混凝土强度模型计算值与大量试验数据吻合良好,能够反映FRP约束混凝土的真实特性,研究成果可作为工程实践的参考依据。     

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。     

Post-earthquake recoverability of existing RC bridge piers retrofitted with FRP composites

The novel concept of this paper is to investigate the required recoverability of existing important reinforced concrete (RC) bridges retrofitted with fiber-reinforced polymers (FRP) to restore their original functions after a moderate or strong earthquake. Hence, this paper presents an up-to-date literature search on the inelastic performance of 109 FRP-retrofitted columns with lap-splice deficiency, flexural deficiency, or shear deficiency. The study is conducted in the following steps: using post-yield stiffness as a seismic index, the effectiveness of FRP jackets in enhancing the inelastic stage performance of non-ductile reinforced concrete columns is scrutinized for the available database; the performance of columns which successfully achieved post-yield stiffness is categorized in accordance with the required recoverability after an earthquake; and according to the definition of a controllable recoverable structure, the appropriate composite jacket thickness is calculated. In the view of a proposed mechanical model of an FRP–RC damage-controllable structure, 61 columns of the available database exhibited idealized lateral performance with stable post-yield stiffness, or secondary stiffness. Lateral drift at the end of the recoverable state is defined from the hysteretic responses of 39 columns and is visualized as a ratio of column lateral drift by the end of the post-yield stiffness with explicit consideration for the effect of both column cross-section shape and deficiency. Finally, suitable FRP design assumptions and concepts certifying the reality of post-yield stiffness are given. Furthermore, in the light of Seismic Design Specifications of Highway Bridges in Japan, a FRP strengthening design guideline that considers and evaluates structural recoverability is proposed.     

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     

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。     

FRP钢管混凝土柱抗爆性能数值模拟

为研究FRP钢管混凝土柱(CFST)的抗爆性能,建立了比例距离为0.28 m·kg^-1/3时爆炸荷载下纤维增强复合材料(FRP)钢管混凝土柱的数值模型。运用LS-DYNA非线性有限元程序中的高能爆炸材料模型及状态方程来施加爆炸荷载,采取多物质流固耦合方法进行数值模拟,通过试验数据验证了该模型的合理性。通过数值模拟展示了FRP钢管混凝土柱的位移时程及钢管、混凝土、FRP的等效应力变化,分析了其变化规律与分布特征。此外,通过改变相应参数研究了FRP层数、钢管屈服强度及混凝土强度对FRP钢管混凝土柱的影响程度。结果表明:FRP的约束可以有效提高钢管混凝土的抗爆性能,其易损部位主要发生在柱中及柱两端; 增加FRP层数,提高钢管屈服强度和混凝土强度均可提高柱的抗爆性能; 建立的模型可以进一步推广到不同比例距离、不同截面形状的FRP钢管混凝土柱抗爆研究,同时为FRP钢管混凝土抗爆设计提供了一定依据。     

Concrete column shape modification with FRP shells and expansive cement concrete

Fiber Reinforced Polymer (FRP) composites are an effective material for strengthening circular concrete columns. Confinement of square and rectangular columns is not as effective as confinement of circular columns. The flat sides of square and rectangular columns remain largely unconfined and the FRP jacket is effective only along the two diagonals of the cross-section. Shape modification of square and rectangular columns to circular and elliptical columns is implemented. Two methods are used to achieve shape modification: (a) modifying the cross-section with non-shrink grout and applying an FRP jacket using wet layup, and (b) filling the annular gap between the original section and a prefabricated FRP shell with expansive cement concrete. Several mix designs of expansive cement and Portland cement were used for obtaining the desired level of expansion. An analytical model and a finite element model are used to predict the stress–strain behavior of the test specimens. Parametric studies regarding the optimal geometry of shape-modified cross-sections are presented utilizing the analytical model.     

Strengthening fire-damaged concrete by confinement with fibre-reinforced polymer wraps

Extensive research has shown that fibre-reinforced polymer (FRP) wraps are very effective for strengthening concrete columns for increased axial and flexural load and deformation capacity, and this technique is now widely used around the world. The study reported in this paper extends the FRP confinement technique to strengthening fire-damaged circular concrete columns. An experimental programme was undertaken to study the compressive strength and stress-strain behaviour of both unconfined and FRP-confined plain concrete cylinders after being heated to various elevated temperatures for up to four hours and cooled to room temperature. The results show that FRP confinement is highly effective for enhancing the load-carrying capacity of even severely fire-damaged concrete columns. The results also yield insights into the mechanics of FRP confinement of concretes of similar composition but with varying compressive strengths. A modified version of a pre-existing confinement model is proposed for use in designing FRP strengthening schemes for fire-damaged concrete columns.     

单调轴压荷载下考虑尺寸效应的FRP加固混凝土圆柱应力-应变关系

为了研究尺寸效应对纤维增强复合材料（FRP）加固混凝土圆柱轴压性能的影响,在修正尺寸效应律公式的基础上,推导了反映尺寸效应的FRP加固混凝土圆柱的极限强度计算公式,提出了简化的应力 应变模型,并与收集到的各国试验结果进行了比较。研究结果表明:模型计算结果与试验结果吻合较好;该模型能够反映尺寸效应对极限强度的影响。     

混杂纤维布约束混凝土柱力学性能的研究

通过对碳纤维布、玄武岩纤维布和玻璃纤维布混杂约束混凝土圆柱的轴心受压试验,测得了混杂纤维布约束混凝土的轴心抗压强度、峰值应变、应力-应变关系,分析纤维布混杂方式对混凝土约束效果的影响。建立新的混杂纤维约束混凝土柱强度模型和应力-应变全过程整体模型,通过与试验结果比较,发现新的模型计算准确,与Teng等的模型相比,不需要分段拟合,计算简单,且同样适用于单一纤维约束情况。