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。     

钢管橡胶集料混凝土短柱轴压性能的试验研究

为解决橡胶集料混凝土强度和弹性模量过低所导致的工程使用局限性,本文以橡胶集料等体积替换细骨料,制备12根圆钢管橡胶集料混凝土短柱组合构件并完成轴心受压试验.试验结果表明:与普通混凝土相比,核心橡胶集料混凝土对钢管的侧向约束作用减弱,钢管更容易发生局部屈曲破坏;组合构件的轴压承载力随着橡胶集料替换率的增加而降低,但其延性...     

薄壁钢管矿渣混凝土短柱的轴压性能试验研究

通过12根内置大尺度矿渣的薄壁钢管矿渣混凝土短柱的轴压试验,以核心混凝土强度、截面含钢率、矿渣块体取代率为变化参数,分析了新型短柱的破坏模式、荷载-位移关系,同时探讨了三种因素对新型短柱轴压承载力的影响程度.结果表明:全部试件均发生了剪切破坏,且试件都具有较高的轴压承载力和后期变形的能力;核心矿渣混凝土强度等级对新型短柱轴压承载力的影响程度最大,其次是含钢率,影响能力最小的是矿渣块体取代率.研究成果说明薄壁钢管矿渣混凝土短柱在承载力、延性方面有较多的优越性,有进一步研究和推广应用的价值.     

GFRP板加固混凝土方柱的轴压力学性能研究

通过试验对比素混凝土方柱与包裹GFRP板的方柱的力学和变形性能，得出在轴压情况下GFRP板加固混凝土方柱能显著提高柱的承载力和应变的结论，给出在轴压作用下混凝土柱条带和全包GFRP板进行加固的计算公式。     

预应力钢带加固混凝土圆柱轴压性能试验

通过32个加固柱及4个对比柱试件的轴压性能试验,研究了钢带间距、层数对承载力及变形能力的影响.试验结果表明,混凝土圆柱试件经预应力钢带加固后,不仅可以提高柱的轴压承载力,还能使加固柱具有良好的变形能力,可有效改善其轴压性能.在试验研究的基础上,分析了预应力钢带加固混凝土柱轴压受力机理,提出了预应力钢带加固混凝土圆柱极限...     

盐溶液干湿循环下GFRP管约束混凝土柱耐久性试验研究

对11根短柱,包括6根素混凝土圆柱和5根GFRP管约束混凝土柱,在盐溶液干湿循环作用下的轴心受压性能进行了试验研究。测试了盐溶液干湿环境下素混凝土圆柱和GFRP管混凝土柱轴压作用下的极限承载力和变形性能,研究了盐溶液干湿循环次数的影响,试验结果表明盐溶液干湿循环对素混凝土柱和GFRP管混凝土柱的强度以及延性都有影响,且随着干湿循环作用次数的增加,GFRP管对混凝土柱的约束作用有一定程度的降低。     

FRP管增强混凝土结构的轴压极限强度

通过对组合结构轴心受压后期强化阶段力学特征及组分材料相互约束条件的研究,归纳出FRP管与核心混凝土的轴压极限应力预测公式;运用合成法得到FRP管混凝土的轴压极限强度;分析了各设计参数对组合结构轴压极限强度的影响。结果表明,纤维缠绕角与组合结构轴压极限强度之间呈非线性变化状态,且在不同的缠绕角范围内,轴压极限强度的变化趋势不同,组合结构达到强度极值点的纤维最佳缠绕角为72°。而约束管含量比与轴压极限强度之间近似呈正比关系。     

方钢管再生混凝土叠合柱轴压性能有限元非线性分析

为研究方钢管再生混凝土叠合柱的轴压性能与非线性力学性能,在叠合柱轴压性能试验研究基础上,利用ABAQUS软件建立了叠合柱精细化模型,对其轴压性能进行非线性数值模型分析研究。并在此基础上进一步扩展分析了再生混凝土强度等级、拉结筋间距、箍筋间距、方钢管壁厚及长细比对叠合柱轴压性能的影响,获得了叠合柱的应力应变云图以及荷载-位移曲线。结果表明：试验结果与数值模拟结果基本吻合,验证了叠合柱有限元模型的合理性;加载结束,叠合柱中部呈鼓曲破坏,表现为再生混凝土保护层压碎脱落,钢筋和钢管局部鼓曲,核心再生混凝土压碎等;随着再生混凝土强度等级增加,叠合柱承载力和耗能均逐渐提高;设置拉结筋可显著提高叠合柱承载力和耗能能力,但延性仅有小幅度提高;增大箍筋间距和长细比,叠合柱承载力、延性和耗能均降低;随着方钢管壁厚增加,叠合柱承载力、变形性和耗能能力均显著增强。     

二次受力下UHPC加固钢筋混凝土柱轴压性能试验研究

为研究二次受力下超高性能混凝土(UHPC)加固钢筋混凝土柱的轴压性能,对不同初始工作压力下的钢筋混凝土柱进行UHPC增大截面加固,并对其在轴压作用下的受力性能进行试验研究.研究结果表明:UHPC加固层对内部无明显围压作用,可仅考虑其增大截面的作用;UHPC加固混凝土柱的承载力及刚度有显著提升,但不同初始工作压力对承载力影响较小;通过理论分析得到的计算结果与试验数据吻合较好,在此基础上提出了可用于实际工程的简化计算方法.     

CFRP-PVC管约束珊瑚海水海砂混凝土柱轴压性能试验研究及有限元分析

为研究碳纤维增强聚合物-聚氯乙烯复合管(CFRP-PVC)约束珊瑚海水海砂混凝土(CSSC)柱的轴心受压性能,对6个试件进行轴心受压加载试验和有限元参数分析,重点研究了PVC管内、外表面CFRP层数和脱空缺陷对该组合柱轴压性能的影响。结果表明,CFRP-PVC管可以有效约束CSSC,使其处于三轴受压状态,当内、外壁均粘贴CFRP时可以有效减缓突然破坏的特征。相同情况下,管内壁粘贴1层CFRP时具有更好的延性和承载力,管外壁粘贴2层CFRP时约束应力提高系数高达121.5%,脱空缺陷仅对延性有显著影响。基于ABAQUS软件建立了CFRP-PVC约束CSSC柱有限元模型,准确还原了组合柱在轴向荷载作用下的破坏过程和CFRP损伤形态。当组合柱套箍系数小于0.3或长径比大于14.54时,荷载-位移曲线会失去强化段,提高外层CFRP层数会小幅提高强化段刚度。提出了适用于CFRP-PVC约束CSSC的承载力计算方法,误差为1.2%。     

轴压PVC-CFRP管钢筋混凝土柱应力-应变关系模型

开展10根轴压PVC-CFRP管钢筋混凝土应力-应变关系试验研究,结果表明试件应力-应变关系曲线可分为两个阶段:第一阶段为抛物线,与相同配筋钢筋混凝土柱的应力-应变关系曲线相似;第二阶段为强化段,试件应力-应变关系基本呈线性关系,随着FRP条带环箍间距的增加,试件强化段斜率逐渐减少,轴向配筋可显著提高核心混凝土柱的承载力和变形,配筋率对试件强化段的斜率影响很小。通过对试验数据的回归分析,提出试件轴压承载力和极限压应变的计算方法,并建立相应的应力-应变关系模型。     

轴压PVC-FRP管混凝土柱破坏机理研究

通过12根轴心受压PVC-FRP管混凝土柱试验,分析PVC-FRP管混凝土柱的破坏形态与破坏机理,将荷载作用下PVC-FRP管混凝土柱受力过程分为三个阶段:弹性阶段、弹塑性阶段以及强化阶段。根据PVC-FRP管混凝土柱中核心混凝土、PVC管和CFRP条带三种材料的受力特点,将核心混凝土受力过程分为混凝土开裂前、混凝土开裂后和内力重分布三个阶段;将PVC管分为弹性阶段和弹塑性阶段;CFRP条带一直处于弹性阶段。在试验研究基础上,分别给出PVC管、核心混凝土、CFRP条带的应力路径。根据极限平衡条件,提出PVC-FRP管混凝土柱承载力简化计算方法。     

碱性环境下不同基体材料GFRP筋的拉伸性能试验研究

玻璃纤维增强聚合物(Glass Fiber Reinforced Polymer,简称GFRP)筋作为一种替代钢筋的新型建筑材料已在混凝土结构中开始使用,研究在模拟混凝土的碱性溶液中,不同基体材料的GFRP筋在90 d浸泡周期内的腐蚀机理、破坏机理及拉伸强度、弹性模量等拉伸力学性能的变化规律。试验结果表明:两种基体材料GFRP筋的典型破坏形式大致相同,均为丝束状炸开的脆性破坏;基体材料为不饱和聚酯树脂基的GFRP筋的拉伸强度会不断降低,弹性模量前期稍有增长,后期也不断降低,最终浸泡周期达到90 d时,其拉伸强度和弹性模量的衰减均低于标准的最低要求;基体材料为乙烯基酯树脂的GFRP筋的拉伸强度会不断降低,但衰减速率要低于基体材料为不饱和聚酯树脂的GFRP筋,而弹性模量变化并不明显,最终浸泡周期达到90 d时,抗拉强度和弹性模量均满足标准规定的最低要求。     

基于长宽比变化的FRP加固混凝土轴压矩形柱的试验研究

制作了16根FRP加固混凝土矩形短柱进行轴压试验,按长宽比值不同分成4组,每组4个构件,其中1个未加固,2个无间隙粘贴FRP环向围束加固,1个有间隙粘贴FRP环向围束加固。通过考虑柱截面长宽比、FRP材料类型、粘贴方式等因素的变化,分析探讨了加固前后柱的承载力、延性、破坏形式等。试验表明,长宽比值在提高柱的极限承载力方面影响较大,而在提高柱的延性方面影响较小。根据试验数据对我国混凝土加固规范推荐的公式进行对比,提出了FRP有间隙粘贴环向围束的强度模型。     

PVC-FRP管钢筋混凝土柱轴压比限值研究

根据PVC-FRP管混凝土应力-应变模型,分析PVC-FRP管钢筋混凝土柱的力学性能。根据大小偏压界限破坏时的平衡条件,提出PVC-FRP管钢筋混凝土柱轴压比限值计算的基本假定,推导PVC-FRP管钢筋混凝土柱轴压比限值的计算方法。结果表明:PVC-FRP管钢筋混凝土柱的轴压比限值随着CFRP条带环箍间距的增加而减小;与钢筋混凝土构件相比,PVC-FRP管钢筋混凝土构件轴压比限值提高明显。     

受冻融混凝土动态抗压特性试验研究

通过对受冻融混凝土试件进行单轴动态抗压试验,分析了冻融次数(0、25、50和75次)及应变速率(10-5 s-1、10-4 s-1和10-3 s-1)对混凝土抗压强度、峰值应变和应力-应变曲线的影响.结果表明:不同应变速率下受冻融混凝土的破坏特点有所差异,随着应变率的提高,试件断面更加平整,有较多粗骨料发生破坏;相同冻融次数下,随着应变率的增大,抗压强度明显增加,而峰值应变减小,应力-应变全曲线的峰值点呈前移和上升的趋势,曲线上升段斜率逐渐增大且长度也随之增大,下降段越为陡峭,表现明显的脆性特点;相同应变率下,随着冻融次数的增加,抗压强度均有所降低,而峰值应变逐渐增大,应力-应变全曲线的峰值点表现为明显下降和后移的趋势,其曲线下包面积减小,吸收能量的能力变差;通过对试验结果分析,建立了考虑应变率影响的受冻混凝土受压应力-应变曲线方程.     

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。     

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。     

GFRP对不同断面形状混凝土柱约束性能试验研究

在文献研究和工程调查的基础上，本文选用方形、圆形、八边形、直边加圆弧形和空心的配筋混凝土模型柱为研究对象，通过轴心受压试验所得到的荷载-轴向变形、荷载-纤维应变、荷载-箍筋应变关系曲线以及相应对比分析，研究了GFRP对不同断面形状混凝土柱的约束性能。研究表明，断面形状对混凝土柱约束性能起着决定性作用。在其它条件相同的情况下，约束性能按照圆形、八边形、直边加圆弧形、方形、空心断面形状的顺序递减。     

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。