影响FRP约束混凝土柱力学性能的参数分析

为建立FRP约束混凝土柱合理的设计方法,必需明确各因素对FRP约束混凝土柱力学性能的影响。本文归纳了已有的影响FRP约束混凝土柱力学性能的参数的研究成果,并分析了研究中存在的不足。通过对大量研究成果的总结分析,探讨了FRP约束混凝土柱有待进一步解决问题,并展望了FRP约束混凝土柱的力学性能的发展前景。     

FRP约束钢管混凝土长柱承载力研究

已有研究表明,钢管混凝土柱和FRP约束混凝土柱承载力的计算方法不适用于FRP约束钢管混凝土柱承载力的计算。为研究FRP约束钢管混凝土长柱的承载力,本文以钢管约束效应系数ξs和FRP约束效应系数ξf为主要参数,考虑混凝土强度等级对FRP约束钢管混凝土柱承载力提高效果的调整系数,建立了FRP约束钢管混凝土短柱承载力的计算模型。在此基础上,分别引入钢管混凝土稳定系数φs和FRP约束混凝土柱稳定系数φf,建立FRP约束钢管混凝土长柱的承载力计算模型。并将模型的计算结果与试验数据进行比较。     

多因素影响下FRP约束混凝土柱FRP有效极限拉应变研究进展

FRP侧向约束作用使混凝土柱处于三向受压状态,可提高混凝土柱的抗压强度和延性。FRP有效极限拉应变是确定FRP侧向约束力的关键参数,对FRP约束混凝土轴压峰值应力和峰值应变计算模型、应力-应变模型的建立至关重要,其影响因素众多。目前国内外研究者在FRP有效极限拉应变取值方面取得了一些有价值的研究成果,但得到的FRP有效应变系数离散性较大,考虑的影响因素不全面。基于现有研究成果,对FRP有效极限拉应变的影响因素进行了系统分析,指出了当前FRP有效极限拉应变研究存在的不足和未来需深入研究的方向。     

倒角半径与加载速率对FRP弱约束方形混凝土柱的承载能力影响

为研究倒角半径和应变速率对纤维增强复合材料(FRP)弱约束混凝土方柱抗压强度的影响规律,对20个FRP弱约束混凝土方柱进行了不同加载速率的轴压试验,探讨混凝土柱倒角半径和应变速率对FRP约束混凝土力学性能的影响,并绘制了相应的应力-应变关系曲线。结果表明:随着试件倒角半径的增加,FRP弱约束混凝土的抗压强度呈现增大的趋势;随着应变速率的增大,FRP弱约束混凝土的抗压强度也呈现增大的趋势;并采用试验结果对现有的抗压强度模型进行评估,发现不同加载速率下FRP强约束混凝土圆柱的抗压强度模型可以用于预测不同加载速率下FRP弱约束混凝土方柱的抗压强度。     

增强纤维约束混凝土柱承载力计算方法对比

在增强纤维复合材料(FRP)约束钢筋混凝土柱理论与试验研究的基础上,探讨了混凝土强度、截面形式、倒角半径、FRP环向约束体积比、FRP有效拉应变等因素对FRP约束效应的影响。评述了国内外有关FRP约束钢筋混凝土柱承载力的计算方法。在此基础上计算305根FRP约束钢筋混凝土柱的承载力,与试验结果进行对比分析,结果表明,各公式均能在一定程度上预测FRP约束柱的承载力,但各公式计算精度存在一定差异,其中经验公式精度较低,偏不安全,而规范推荐公式计算值偏于保守,各公式仍需要进一步改进。     

土木工程用FRP筋的耐久性研究进展

纤维增强塑料(FRP)筋作为一种钢筋替代材料在土木工程中应用日渐广泛。本文对FRP筋在多种环境条件下的耐久性问题的国内外研究进展进行了综述,重点讨论了温度、湿度、酸、碱、盐溶液等环境作用下FRP筋的耐久性及模拟加速环境作用对FRP筋与混凝土界面粘结性能的影响。结果表明,上述环境作用对FRP筋及其与混凝土界面粘结性能的耐久性都有不同程度的影响。另外,本文还给出Fares E.Tannous等人建立的FRP筋在盐、碱溶液侵蚀作用下的耐久性预测模型,并对今后FRP筋的耐久性研究趋势作了展望。     

反复荷载作用下FRP约束混凝土柱受压性能的研究综述

FRP作为一种新型高性能材料,由于其可以增加构件的强度和延性,近年来在土木工程中应用广泛,尤其适用于结构抗震加固。目前,国内外对FRP约束混凝土柱的研究主要集中于单向荷载作用,而对反复荷载作用下的研究相对较少,因此对反复荷载作用下FRP约束混凝土的受压性能进行更加深入的研究具有重要的理论意义和工程实践价值。总结了国内外学者关于FRP约束素混凝土柱和钢筋混凝土柱在反复荷载作用下受压性能的研究成果,得出了以下结论:1单向荷载作用下的应力-应变曲线可以作为反复荷载下的包络线;2反复加卸载会造成应力损失,唯一性理论不成立;3FRP布的约束效果随着截面尺寸的增加而减小。最后对今后拟开展的研究工作提出了建议与展望。     

矩形FRP-钢复合管混凝土短柱的轴压试验研究

本文通过9根矩形FRP-钢复合管混凝土短柱的轴压试验,研究截面倒圆角、FRP类型、FRP层数对其轴压性能的影响。研究结果表明,对于矩形FRP-钢复合管混凝土短柱,倒圆角可改善其截面角部的应力集中效应,改善FRP在截面角部的受力,提升FRP的增强效果;FRP约束能够延缓和抑制钢管的局部屈曲,相对于钢管混凝土对比柱,FRP-钢复合管混凝土柱的承载力和延性均有显著提高;对比不同FRP类型,CFRP对承载力及屈服后刚度的提高优于BFRP。     

BFRP约束方形混凝土柱轴心受压强度模型

目前,FRP(纤维增强复合材料)约束混凝土强度模型大部分都是建立在FRP约束混凝土圆形柱基础之上.而FRP约束混凝土方形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,强度也随之下降.本文基于FRP约束圆柱体的强度公式,考虑方形柱的有效核心区、拐角效应的影响,引入对应的影响系数,建立了BFRP(玄武岩纤维复合材料)约束方形混凝土柱轴心抗压强度模型并与试验数据对比分析,结果表明,该模型具有良好的吻合度.     

FRP加固圆形混凝土桥柱的轴压强度模型研究

在对纤维增强材料(FRP)布约束混凝土柱破坏过程简化假设的基础上,根据弹性体体积应变理论推导出FRP布约束圆形轴压混凝土柱的强度模型,并与已公开发表的实验数据进行比较。分析结果表明,本文推荐的强度模型理论分析过程简单,其结果可以较好地适用于圆形混凝土轴压(桥)柱的加固设计,也为进一步研究FRP约束圆形混凝土(桥)柱的力学性能和承载力提供了条件。     

FRP筋混凝土结构的研究现状分析

近年来,国内外就FRP筋自身的力学特性以及FRP筋混凝土结构的力学性能开展了大量研究。FRP筋耐久性能、FRP筋与混凝土的粘结机理、FRP筋混凝土梁和柱的受力性能、FRP筋混凝土柱和框架的抗震性能是目前研究的主要方向。现有研究表明:大部分受弯构件中使用FRP筋作为纵向受拉筋能充分发挥其抗拉性能,但结构易发生脆性破坏,现有规范的计算方法不适用于该类构件的计算;FRP筋替代钢筋作为柱中主要受力筋会导致抗压强度和延性不如普通钢筋混凝土柱;纤维改性混凝土能够显著提高FRP筋混凝土构件的延性,FRP筋和钢筋的混合配筋柱的抗震性能要明显优于FRP筋柱。下一步研究中,应建立可靠的FRP材料及构件的耐久性测试和评估方法;改善FRP筋与混凝土,尤其是改性混凝土之间的粘结性能;完善现行规范中FRP筋承载力计算方法;建立FRP筋构件抗震设计体系。     

内置复材管局部弱约束混凝土方柱受压性能研究

基于约束混凝土提出一种由钢筋、混凝土及缠绕管组成的内置复合材料管局部约束混凝土组合柱(ConcreteEncased FRP Confined Concrete Sub-Columns/Cores Column,简称"CEFC"),本构件截面形式为外围的钢筋混凝土类方柱和内置于4角点的FRP管约束混凝土圆柱(Concrete-Filled FRP Tube,简称"CFFT")组合而成。通过试验研究及有限元数值模拟对钢筋混凝土柱及内置复合管局部弱约束混凝土方柱进行了轴偏压作用下力学行为的分析和比较。结果表明,弱约束CEFC典型破坏模式为局部破坏,内置CFFT可较好延缓构件整体破坏。CEFC在轴压和偏压作用下延性都有所提高,且在偏压作用下CEFC具有明显的二阶刚度,且承载力具有小幅度提高。     

新型玄武岩FRP布加固混凝土结构性能试验

为研究新型玄武岩纤维增强复合材料(FRP)布加固混凝土圆柱结构性能,制作了12根试件并进行轴心受压试验,通过改变不同粘贴层数,分析了混凝土柱承载力、延性的变化,以及玄武岩FRP布约束混凝土作用机理。结果表明,粘贴玄武岩FRP布加固结构,可以有效改善结构的力学性能,提高混凝土极限强度和极限应变,提高加固墩柱的承载能力;随着玄武岩FRP布层数增加,混凝土的延性得到较大改善,外贴1~3层玄武岩FRP布加固时,混凝土柱的延性提高幅度约为30.9%~80.7%;玄武岩FRP布约束力主要是在混凝土受压后达到屈服应力时产生;采用玄武岩FRP布进行结构加固,并不是粘贴层数越多加固效果越好。     

钢筋混凝土矩形空心墩柱的FRP约束效应研究

为了正确评价纤维增强复合材料(FRP)约束效应对钢筋混凝土(RC)空心墩柱受力性能的影响,首先采用有限元数值模拟方法,对FRP类型、厚度、幅宽和间距参数影响下约束RC矩形空心柱的轴压荷载、约束混凝土压应变、箍筋和FRP拉应变的变化规律进行研究。基于模拟结果,提出一种考虑FRP布环箍和箍筋共同约束效应的侧向约束压力计算公式,进而建立FRP约束混凝土压应力-应变模型。进一步应用提出的FRP约束混凝土模型评价FRP加固矩形空心桥墩的受力性能,并与试验结果对比,两者吻合较好。     

FRP加固矩形截面混凝土柱在单轴轴压荷载下考虑尺寸效应的应力-应变关系研究

由于受到试验设备加载能力等研究条件的限制,目前FRP加固钢筋混凝土柱的破坏机理研究主要都是基于小尺寸试件的破坏试验,其研究成果对现代大型土木工程常用的大尺寸构件是否适用还没有得到验证。在修正尺寸效应律公式的基础上,对FRP约束圆形混凝土柱的极限强度公式进行调整,推导了反映尺寸效应的FRP约束矩形截面混凝土柱的极限强度计算公式,计算结果与试验结构吻合较好。     

基于数值试验的FRP约束混凝土圆柱轴压性能研究

纤维增强复合材料(FRP)约束混凝土柱(FRP Confined Concrete Column,简称"FCCC")具有承载力高、延性好等优点,目前以试验为主要研究方法,很难对其截面尺寸、混凝土强度等级及FRP层数等参数进行全面研究。首先对FCCC轴压性能的试验和数值模拟研究现状进行了归纳总结,然后基于Drucker-Prager弹塑性本构建立有限元模型,并通过现有试验结果验证了该模型的正确性;采用该有限元模型研究了截面直径为150 mm~750 mm,混凝土强度等级为C30~C80以及FRP层数为1层至5层的不同FCCC的轴压性能。结果表明:FRP层数恒定时,FCCC的轴向承载力和延性随着混凝土强度等级的提高而分别提高和降低;混凝土强度恒定时,FCCC的轴向承载力和延性随着FRP约束量的增加而提高;混凝土强度和FRP层数恒定时,FCCC的轴向承载力随着直径的增大而减小。通过数值试验的方法较全面地研究了不同参数对FCCC轴压性能的影响,可为FCCC受力性能的进一步研究和工程设计提供参考。     

FRP约束混凝土轴心受压短柱承载力计算分析

本文通过采用混凝土三轴应力Ottosen破坏准则及本构关系对FRP约束混凝土柱受压过程进行计算及分析,发现当组合构件应力超过混凝土抗压强度不多时核心混凝土已达到破坏条件.但由于FRP的约束作用整体承载力仍可有很大提高,此时混凝土主动承载力对组合承载力的贡献应小于fc,故引入混凝土抗压强度折减系数k1,并根据大量试验数据对k1进行了回归分析.     

复合材料管-钢管约束混凝土组合柱的轴压性能

通过纤维增强复合材料(FRP)管-钢管约束混凝土组合柱的轴压试验,分析组合柱的受力特点、破坏形态、本构关系和承载力。结果表明:在荷载作用初期,FRP管的约束作用较小;在荷载作用后期,FRP管的环向应力增长较快,故以FRP管的环向断裂作为承载力极限状态指标。将现有理论计算模型与试验所得受约束混凝土的应力-应变关系进行对比,发现空心构件极限应变的理论计算误差较大,而实心构件吻合较好。最后提出了一种可用于确定实心组合柱极限承载力的简化计算方法,理论计算结果与试验值符合较好。     

混凝土结构用纤维增强塑料筋的耐久性评述

钢筋锈蚀在房屋建筑、公路、桥梁、大坝等混凝土结构中大量存在,是混凝土结构耐久性破坏的主要形式之一。纤维增强塑料筋(FRP筋)作为一种钢筋替代材料在混凝土工程中的应用是解决钢筋锈蚀问题的新途径之一。本文对FRP筋及型材在多种环境条件下的耐久性问题的国内外研究进展现状进行了分析,并对今后FRP筋及型材的耐久性研究趋势作了展望。     

FRP筋混凝土柱及框架抗震性能的研究进展

与普通钢筋相比,FRP筋具有轻质高强、耐腐蚀性能好等优点,但是FRP筋弹性模量较低、为线弹性材料、破坏时脆性大等特性限制了其在混凝土柱,特别是在地震地区结构工程中的应用。介绍了国内外关于FRP筋混凝土柱及框架抗震性能的研究成果,其中包括试验研究和数值模拟研究。国内外研究表明,FRP筋取代钢筋应用于混凝土柱、混凝土框架及其节点是可行的。通过适当配置FRP筋,保证其在弹性范围内工作,则FRP筋混凝土结构能够获得较大的延性和变形能力。最后建议研究FRP筋混凝土柱的破坏模式、抗剪承载力计算、延性评价和设计理论等。系统研究FRP筋混凝土柱基本理论和设计方法具有重要的理论意义和实用价值。