FRP轴心受压构件弯曲屈曲临界力计算方法

为分析纤维增强复合材料(简称FRP)轴心受压构件弯曲屈曲临界力,建立了包含176根FRP轴压构件弯曲屈曲试验数据的数据库,总结并评价了目前用于预测FRP轴压构件弯曲屈曲临界力的5种计算模型(欧拉公式、Engesser修正公式、Haringx修正公式、Strongwell公司建议公式及Fiberline公司建议公式)。随后基于FRP构件初始弯曲实测值,提出FRP轴压构件整体稳定系数表达式,并建立考虑初始弯曲影响的FRP轴压构件弯曲屈曲临界力的理论计算模型;同时基于该数据库,通过回归分析建立FRP轴压构件弯曲屈曲临界力经验模型,并采用数据库及数值计算分别验证了上述两种新模型的准确性。最后,对两种新模型预测精度进行分析,结果表明：基于本文试验数据库(截面宽度在25.4～254 mm,高度在25.4～254 mm,有效长度在203～6 300 mm的构件),Strongwell公司建议公式误差最大,欧拉公式、Engesser和Haringx修正公式高估了FRP轴压构件弯曲屈曲临界力,Fiberline公司建议公式低估了弯曲屈曲临界力;本文提出的理论模型及经验模型在预测试验数据库涵盖的截面尺寸及...     

FRP-混凝土-钢管组合方柱偏心受压性能研究

通过9根方柱的偏心受压试验,重点研究偏心距、FRP层数对FRP-混凝土-钢管组合方柱性能的影响.结果表明:随着偏心距的增大,试件的极限承载力下降.相同偏心距下,随着轴向FRP布层数的增加,试件极限承载力有所增大.偏心距对试件的极限承载力、侧向挠度和组合柱受压侧轴向应变的影响显著.轴向FRP布层数对试件的侧向挠度和组合柱受拉侧轴向应变的影响较小.     

偏心受压冷弯薄壁槽钢的卷边角度优化设计

为了使得钢结构的性能与用钢量比达到最优,前人对槽型钢的截面尺寸优化进行了较为充分的研究。但是,涉及卷边角度的优化特别是偏心受压工况下的优化分析却很缺乏。以Yao-Teng偏心受压计算公式,结合遗传算法,以冷弯卷边槽钢柱偏心受压为例,将槽钢卷边角度与偏心距作为设计变量,寻找在不同偏心距受压情况下,达到最大畸变屈曲临界应力的卷边角度。基于有限条分析程序,对两端简支与两端固支情况下不同截面尺寸构件的畸变屈曲临界应力进行了计算分析,最终得出不同偏心距受压下统一的最优卷边角度。为了方便工程设计人员设计时参考,建议卷边角度统一取为100°。     

圆钢加固钢管混凝土偏压构件弯曲性能提升机制

为探索拱腹焊接圆钢对钢管混凝土偏压构件弯曲性能的提升机制,在ABAQUS软件中建立了圆钢加固钢管混凝土梁数值模型,并采用试验数据验证了模型的合理性。通过分析圆钢加固钢管混凝土偏压构件的弯矩-挠度曲线、弯矩-纵向应变曲线、环向应变曲线、约束指数和中性轴偏移规律,揭示了焊接圆钢对钢管混凝土偏压构件弯曲性能的提升机制。进一步,分析了圆钢直径以及构件长细比对圆钢加固钢管混凝土偏压构件弯曲性能的影响规律。结果表明：焊接圆钢可以降低截面中性轴的位置,增大受压侧钢管环向应变,从而提高了受压区混凝土面积,增强了受压侧钢管对混凝土的约束作用,进一步提升钢管混凝土偏压构件的抗弯承载力和弯曲刚度,并且圆钢直径越大提升幅度越高;圆钢加固钢管混凝土偏压构件的极限弯矩随着轴压比的增加而减小,减小的幅度随着圆钢直径和构件长细比的增加而增大,焊接圆钢提升大长细比偏压构件弯曲性能的效果更好,且对大长细比构件弯曲性能的提升效果随着轴压比的增加而增大。     

高强钢焊接薄腹矩形管截面压弯构件平面内的极限承载力

本文采用ANSYS有限元软件建立模型分析了高强钢(名义屈服强度为460 MPa)腹板高厚比超限的焊接矩形管截面偏压构件的极限承载力,以及构件长细比、腹板高厚比、翼缘宽厚比和相对偏心率对极限承载力的影响,提出腹板高厚比超限高强钢压弯构件平面内极限承载力计算公式.研究表明:考虑初弯曲和残余应力影响的双重非线性有限元模型能够很好地模拟高强钢焊接箱形截面偏心受压构件的局部-整体相关屈曲;高强钢薄腹矩形管截面压弯构件平面内无量纲化极限承载力Pu/(Afy)与构件长细比、腹板高厚比和翼缘宽厚比近似为线性关系;高强钢薄腹矩形管截面偏压构件的轴力和弯矩相关曲线近似为直线;按边缘纤维屈服准则推导的公式经过修正之后可用于计算高强钢压弯构件局部-整体相关屈曲的极限承载力.     

预制钢筋混凝土梁受压区侧面粘钢对短期刚度的影响

对12根预制钢筋混凝土梁压区粘贴钢板加固后的受力特性进行了试验研究,通过分析受压区粘钢对预制钢筋混凝土梁在正常使用极限状态下短期刚度和挠度的影响,并结合《混凝土结构加固设计规范》(GB50367-2006)给出的粘贴钢板加固受弯构件正截面计算承载力计算方法,本文提出了压区粘钢加固钢筋混凝土梁短期刚度的计算方法,供工程实践参考.理论计算与试验结果对比表明,所提出的计算方法具有较高精度.     

单轴对称薄壁钢压柱局部和整体相关作用

通过27根剖分T型钢压杆试验,借助通用有限元软件对单轴对称钢压杆的整体与局部相关屈曲做了计算分析,分析时考虑了残余应力、几何和材料的非线性等因素的影响.分析结果表明,畸变变形不容忽视,整体分析时应考虑局部屈曲和畸变屈曲的影响,三者不宜分开考虑.按照等稳定原则设计,薄壁构件对初始缺陷较为敏感,整体和局部相关作用明显.     

双钢板-混凝土剪力墙轴心受压性能试验研究

双钢板-混凝土剪力墙是由钢板和混凝土通过抗剪连接件连接组成的新型竖向组合构件和抗侧力构件,其作为一种新型结构具有结构强度高、抗震性能好、施工方便快捷等特点。但对于这种新型结构,设计应用多以具体工程具体研究的方式进行,缺少专用的规范标准。为研究双钢板-混凝土剪力墙的轴向受力性能,完成了4片双钢板-混凝土剪力墙的轴心受压试验,分析了剪力墙在轴心荷载作用下的受力性能和破坏形态,探讨了不同距厚比和对拉螺栓数量对钢板局部屈曲、破坏形态以及承载能力的影响规律。试验结果表明,距厚比对墙体的局部屈曲、破坏形态有较大的影响,但对刚度和承载力影响并不十分显著。     

灌浆料加固钢筋混凝土偏心受压柱研究

为了研究高强无收缩灌浆料加固钢筋混凝土偏心受压柱的效果,设计制作了8个偏心加固构件和2个对比构件。通过偏心受压试验,研究了不同加固形式和加固厚度对大、小偏心柱抗压承载力的影响。试验结果表明:原构件混凝土和高强灌浆料加固层间能很好地协同工作、共同受力;采用高强灌浆料作为新增材料加固偏心受压柱,偏心受压柱的极限承载能力得到了较大的提高,单侧加固试件的极限承载力提高了76%～283%,两侧加固试件的极限承载力提高了249%～329%;大偏心受压柱的刚度和极限承载力与受加固层厚度呈正相关,而小偏心受压柱的刚度和极限承载力受加固层厚度影响较小,主要与被加固混凝土强度相关。     

冷弯薄壁C型钢组合柱压弯性能试验研究

设计了9个冷弯薄壁C型钢组合柱,进行单调加载试验,对其破坏模式和稳定承载力进行分析,试验参数为长细比、偏心距、节点板厚度与节点板间距.试验结果表明,试件的最终破坏模式为试件整体在弯矩作用平面内的弯曲失稳,以及试件受压侧翼缘和腹板的局部屈曲.长细比、偏心率是影响试件的承载力和刚度变化的主要因素,节点板间距和节点板厚度的影响有限.     

卷边薄壁槽钢偏压构件直接变形计算方法

为建立薄壁构件整体弯曲变形的简化计算方法,针对对称轴平面内偏心受压的单轴对称冷弯薄壁型钢构件在弯矩作用平面内的整体弯曲变形,开展了直接变形计算方法(DDM)的探索性研究.分析了荷载偏心距、构件长度、壁厚等参数对截面高宽比为2.0的直角卷边槽钢、斜卷边槽钢和复杂卷边槽钢偏压构件整体弯曲变形的影响.结果表明:参数对整体变形的影响各不相同,尚未找到较为一致的规律将它们综合考虑后建立统一的DDM简化计算公式.对其中部分情况下偏压构件整体变形的直接计算方法进行了初步探索,并提出了相应的变形计算建议公式.     

钢-混凝土连续组合梁腹板局部屈曲分析

对连续组合梁负弯矩区钢腹板的稳定性进行了研究,分析了负弯矩区钢梁腹板在弯曲、轴向压力和剪切作用下的力学性能,提出了组合梁腹板在各种荷载作用下的局部稳定性简化计算模型,建立了非均匀受压、纯剪和弯剪复合受力状态下的临界屈曲应力计算公式;分别计算了钢梁腹板在非均匀受压和纯剪状态下的弹性屈曲系数,并根据偏心受压与剪切作用下的相关方程计算了钢梁腹板在复杂应力状态下的弹性屈曲系数;基于屈曲分析结果,提出了组合梁在弹性受力阶段钢梁腹板不设横向加劲肋的高厚比限值。结果表明：采用该方法确定的钢梁腹板高厚比更具合理性,且计算过程简单,结果偏于安全。     

压区粘钢加固钢筋混凝土梁的短期刚度与挠度

在实际的加固工程中,拉区粘钢梁的应用多且其研究相对深入,而压区粘钢梁的应用相对较少,有关压区粘钢梁设计计算方面的研究亦很少。开展压区粘钢梁承载力及刚度和挠度等计算方法的研究,具有工程实用价值。根据11根压区粘钢梁的实验数据,结合理论分析,对压区粘钢加固钢筋混凝土梁在正常使用极限状态下的短期刚度和挠度的计算方法进行了分析和研究,提出了压区粘钢加固钢筋混凝土梁短期刚度和挠度的计算方法。理论计算与试验结果对比表明,所提出的计算方法具有较高精度。     

冷弯薄壁C型钢绕强轴偏心受压构件的极限承载力

冷弯薄壁型钢结构多采用有效截面法对构件承载力进行计算,该方法计算繁杂且未考虑构件的畸变屈曲性能。直接强度法采用全截面计算各类参数,能够考虑各种单独屈曲模式及其相关屈曲对构件稳定性能的影响,但目前该方法并不能应用于压弯构件。对冷弯薄壁C形钢绕强轴偏压构件的稳定性能进行参数分析,探讨了构件长度、偏心距、腹板高厚比、翼缘宽厚比和卷边高厚比等因素对构件承载力的影响规律。结合有限元分析结果,基于轴压构件和纯弯构件的直接强度法公式,提出了冷弯薄壁型钢绕强轴偏压构件的极限承载力计算方法。     

T形方钢管混凝土组合异形柱偏压性能试验研究

T形方钢管混凝土组合异形柱具有良好的力学性能,以试件长度、偏心距、偏心方向为试验参数,设计9个不同长细比的试件进行偏心受压试验,观察试件的破坏形态,得到荷载-应变曲线和荷载-挠度曲线,并分析各参数对试件偏心受压性能的影响.试验结果表明:长度为600 mm的试件发生了强度破坏,长度为1 500、1 800 mm的试件发生...     

斜卷边槽钢偏心受压构件的稳定性分析

为进一步推动斜卷边槽钢在实际工程中的应用,明确其与直角卷边槽钢的区别,采用ANSYS非线性有限元程序,对共计70个算例的斜卷边槽钢在对称轴平面内偏心受压状态下的构件稳定性能进行分析.研究7种卷边弯起角度、10种偏心距对斜卷边槽钢偏心受压构件稳定承载力、失稳模式及变形等性能的影响.结果表明:偏心距对构件的承载力和失稳模式影响显著,所有构件均不是在偏心距为零时获得承载力的最大值.相同负向偏心距下,随卷边弯起角度的增大构件承载力逐渐降低;当卷边弯起角度达钝角后,各构件之间承载力相差较小,基本不再受弯起角度的影响.在正向偏心荷载作用下,越早出现畸变屈曲的构件承载力越低.     

FRP加固砌体结构的研究与应用

外贴纤维增强高分子聚合物复合材料（FRP）加固技术近年来在砌体结构的修复加固中得到应用．外贴FRP加固技术既适用于墙体局部开裂的加固又适用于墙体承载力不足的加固．介绍了近年来,国内外学者研究、开发和应用FRP材料进行砌体结构加固的试验和理论研究进展,详细介绍了FRP加固砌体结构抗剪、抗震、平面外抗弯性能以及FRP与砌体黏结性能研究进展．研究成果表明,外贴FRP加固可以提高砌体结构的抗剪和平面外抗弯极限承载力,改善结构的抗震性能,避免了由于砖砌体的脆性破坏而导致整体结构的突然破坏．同时介绍了欧洲古建筑采用FRP进行修复加固等FRP加固砌体结构工程应用情况．在总结以往研究成果的基础上提出了有关设计、施工建议,供实际加固改造工程应用参考．     

高温下FRP加固钢筋混凝土板非线性分析

为了给FRP加固钢筋混凝土板的耐火性能研究提供数值计算方法,实现FRP加固板高温下的热-力学耦合分析,在合理选取混凝土、钢筋及FRP材料力学性能参数的基础上,编制了FRP加固板高温下的非线性有限元分析程序,程序的有效性得到了已有试验结果的验证.基于程序对薄涂型防火涂料厚度、载荷比、混凝土板纵筋配筋率、FRP加固量、混凝土板厚及钢筋保护层厚度等对影响加固板跨中位移的相关参数进行计算分析.结果表明:防火涂料厚度、火灾载荷比以及FRP加固量对加固板耐火性能有显著影响;混凝土板厚及钢筋保护层厚度也对火灾下的加固板挠度产生影响;而跨中挠度随混凝土板纵筋配筋率的变化不明显.     

CFRP增强圆钢管混凝土受弯构件试验

目的了解圆截面CFRP-钢管混凝土受弯构件的静力性能，分析荷载-跨中挠度曲线特性以及纵向CFRP层数对该类构件极限承载力的影响．方法对8根圆截面CFRP-钢管混凝土受弯构件以及用于对比的2根圆截面钢管混凝土受弯构件开展静力试验并分析试验结果．结果对于仅缠绕1层环向CFRP的圆CFRP-钢管混凝土受弯试件，其荷载一跨中挠度曲线类似于对应的圆钢管混凝土受弯构件的曲线；对于包裹纵向CFRP的构件，其荷载一跨中挠度曲线可以划分为以下几个阶段：弹性阶段．弹塑性阶段和下降段．结论在本文试件参数范围内，仅环向缠绕1层CFRP对圆钢管混凝土受弯构件的承载力并无显著影响；圆CFRP-钢管混凝土受弯构件的延性性能要好于圆截面FRP筒内填混凝土受弯构件．