基于Drucker-Prager模型的FRP约束混凝土力学性能分析

由于FRP布提供的约束效应,混凝土的抗压强度能够得到很大的提高。较之实验研究,有限元(FEM)分析具有花费低、易于参数分析和易于得到混凝土截面应力分布等优点。通过基于DruckerPrager模型的有限元方法研究了FRP约束混凝土的力学性能。本文改进了线性Drucker-Prager材料模型并通过不同种类的实验(FRP约束实心混凝土实验和FRP约束空心混凝土实验)验证了该材料模型的合理性。基于验证后的有限元模型,通过参数分析研究了不同混凝土截面的应力分布情况以及空心率和FRP约束刚度对FRP约束空心混凝土力学性能的影响。最后提出了针对FRP约束混凝土极限应力和极限应变的计算方法,预测结果和实验结果基本一致。     

有粘结预应力FRP筋混凝土梁正截面受弯承载力计算方法

国内外已有试验研究表明,有粘结预应力FRP筋混凝土梁的破坏模式包括界限破坏、受压破坏与受拉破坏三种。在我国现行规范中尚无关于预应力FRP筋混凝土梁的设计规定,在ACI440.4R-04规范中虽有相关的规定,但其针对的是截面受拉区仅配置预应力FRP筋的混凝土梁。对截面受拉区同时配置预应力FRP筋和非预应力钢筋、预应力FRP筋和非预应力FRP筋这两种混合配筋形式下的有粘结预应力FRP筋混凝土梁的正截面抗弯承载力计算方法进行了研究。基于受弯截面的极限状态分析,分别提出了三种破坏模式下正截面抗弯承载力的计算公式。为了验证公式,进行了6根有粘结预应力FRP筋混凝土梁的单调静力试验以及基于ANSYS软件的非线性有限元参数分析。应用建议公式对课题组及国外完成的48根有粘结预应力FRP筋混凝土梁的试验结果和6根梁的参数分析结果进行了计算与对比,计算值与试验结果和参数分析结果吻合较好。     

FRP片材加固混凝土梁受力性能有限元分析

利用FRP布和FRP板等FRP片材加固危旧建筑的混凝土梁、板结构是一种可行方案。采用有限元模拟方法能对FRP片材加固混凝土梁的受力性能进一步的探究。本文主要从FRP片材加固混凝土梁有限元模型的建立、受力性能分析等方面,对FRP片材加固混凝土梁受力性能进行了有限元分析,为相关人员提供一定的参考。     

基于有限元模拟的FRP筋加固混凝土梁受力性能浅析

FRP筋能够有效提升混凝土梁的梁底抗弯能力,采用有限元方法对FRP筋加固混凝土梁受力性能进行建筑信息化有限元仿真模拟,能够提前发现并解决一些可能在土木建筑工程实际施工出现的问题。本文主要从FRP筋加固混凝土梁有限元模型的建立、受力性能分析等方面,对FRP筋加固混凝土梁的受力性能进行了有限元分析,为相关的工程技术人员人员提供一定的参考。     

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。     

高轴压比CFRP约束钢筋混凝土圆柱抗震性能试验与有限元分析

为研究高轴压比下FRP约束钢筋混凝土圆柱的抗震性能,对6根碳纤维约束钢筋混凝土圆柱及2根对比柱进行伪静力试验。结果表明:塑性铰区包裹碳纤维可显著改善高轴压比柱的抗震性能,轴压比较高时不应忽略箍筋对核心混凝土的约束贡献。基于OpenSees中的纤维模型,对柱水平力-位移滞回曲线进行有限元模拟。轴压比小于0.45时,数值模拟与试验结果吻合较好;轴压比大于0.45时,考虑核心混凝土受箍筋及FRP双重约束的计算结果与试验结果更为接近。分析轴压比、FRP包裹长度等参数对约束柱抗震性能的影响,轴压比大于0.6时,FRP约束混凝土圆柱的水平承载力开始降低;FRP在塑性铰区的包裹长度为1.2倍柱直径时,可达到与全柱包裹相当的效果。     

方形截面混凝土柱FRP约束下的轴向应力-应变曲线计算模型

FRP约束方形混凝土柱可以提高其强度和延性,但提高幅度相对于圆形截面柱较小,主要由于截面形状以及FRP在方柱拐角处应力集中的影响。在国内外关于FRP约束方柱的试验研究基础上,对截面形状、约束强度和刚度、未约束混凝土强度、拐角应力集中等影响参数以及应力应变的荷载路径相关性进行分析。FRP约束时存在强弱之分,给出强约束临界点计算公式,并根据两种不同的约束情况分别提出新的两段线—抛物线、直线简化应力-应变曲线计算模型。该模型考虑上述影响参数,并与相关试验数据进行比较分析,结果表明简化的计算模型与试验数据吻合较好,其结构形式简单,参数取值较为方便。     

GFRP筋和钢筋混合配筋混凝土梁受弯性能数值模拟研究

近年来,FRP筋和钢筋混合配筋混凝土结构的研究已逐渐成为土木工程界的热点之一。利用ANSYS有限元分析软件,以试验数据为依据,考虑GFRP筋与混凝土之间的黏结滑移以及材料非线性,建立了GFRP筋和钢筋混合配筋混凝土梁的三维有限元模型,并对其抗弯过程进行了数值模拟分析,计算得到的荷载-跨中挠度曲线及裂缝形态分布等都与试验结果吻合较好,可以较好地模拟混合配筋混凝土梁的抗弯性能。在此基础上,探讨了配筋率、梁截面高度及FRP筋类型等因素对混合配筋混凝土梁抗弯性能的影响,从而为进一步研究混合配筋混凝土梁抗弯性能提供依据。     

预应力纤维布约束混凝土圆柱轴压性能分析

采用环向预应力FRP加固圆形混凝土柱,可以对核心混凝土施加主动约束应力,提高柱的强度和延性.进行了18根混凝土圆柱轴心受压试验研究,采用有限元分析软件ABAQUS,对环向预应力FRP加固混凝土圆柱的轴心受压性能进行了数值模拟分析,提出了此类问题的有限元算法.介绍了利用ABAQUS模拟的建模过程,通过模拟结果分析了环向预应力FRP约束混凝土圆柱在轴心受压状态下的受力特点,得出了试件的峰值强度、峰值应变和应力-应变曲线,模拟结果和试验结果吻合较好,证明了所选取的计算模型的合理性,并分析了模拟值和试验值出现偏差的原因.     

FRP筋-钢骨混凝土复合梁受弯性能数值模拟研究

FRP筋-钢骨混凝土复合梁是近年来提出的一种新型组合构件,钢骨的应用,有利于提高FRP筋混凝土梁的延性。为了进一步研究这种新型复合梁的受弯性能,本文在试验研究基础上,建立了FRP筋钢骨混凝土复合梁的三维数值模型,对其抗弯全过程进行了数值模拟分析,计算得到的荷载-跨中挠度曲线及裂缝形态分布等都与试验结果吻合较好。在此基础上,综合分析了配筋率、FRP筋类型及工字钢布置位置等相关参数对FRP筋钢骨混凝土梁受弯性能的影响。     

考虑尺寸效应的FRP约束混凝土轴压圆柱的本构模型和变参数研究

在现有标准试件的FRP约束混凝土本构模型基础上,提出了考虑尺寸效应的FRP约束混凝土轴压圆柱的本构模型。应用该模型对国内外大量不同尺寸的FRP约束混凝土轴压圆柱试件进行计算,计算曲线与试验曲线比较,结果整体吻合良好。表明所提出的本构模型不仅能考虑尺寸效应的影响,还对不同材质的FRP约束混凝土具有较好适用性。最后应用所提出的本构模型进行变参数研究。研究表明,在约束应力相同时,随试件尺寸增大,FRP约束混凝土轴压圆柱极限应力和极限压应变均下降。其下降幅度,随混凝土强度减少而增加。即FRP约束普通混凝土的尺寸效应较FRP约束高强混凝土明显。另外,混凝土强度相同时,约束应力较大(强约束)的FRP约束混凝土的尺寸效应比约束应力较小(弱约束)的FRP约束混凝土小。     

有粘结预应力FRP筋混凝土梁挠度的计算方法

与预应力钢筋相比,FRP筋的弹性模量较低、粘结性能稍差,因此有粘结预应力FRP筋混凝土梁的挠度比相应的预应力钢筋混凝土梁的大。在考虑预应力FRP筋等效的基础上,对我国现行《混凝土结构设计规范》中适用于普通预应力钢筋混凝土梁短期刚度的计算公式进行了修正。应用该修正公式和ACI 440.4R—04规范中的计算公式对国内外31根有粘结预应力FRP筋混凝土梁试件与6根参数分析试件的挠度进行了计算。对比表明,按修正公式计算的挠度值与试验结果和参数分析结果吻合更好。     

FRP约束混凝土轴心受压短柱有限元分析

利用大型有限元软件ABQUS对FRP约束混凝土方形倒角截面轴心受压短柱进行分析,分析结果表明：ABQUS分析结果与试验结果吻合较好,采用ABQUS软件对FRP约束混凝土方形倒角截面轴心受压短柱进行模拟是可行的;截面的应力分布以角部约束最强,核心区约束较强,都属于强约束;而边部约束较弱,其应力应变曲线与普通混凝土类似,属于弱约束。     

纤维增强复合材料加固混凝土柱的研究进展

基于纤维增强复合材料(FRP)约束混凝土柱的相关研究,从FRP约束混凝土柱的应力-应变关系、轴心受压和偏心受压力学性能、抗震性能以及有限元数值模拟等几个方面,对FRP约束混凝土柱的研究现状和各方面的相关控制因素进行了系统阐述,重点分析了FRP侧向约束强度、刚度、FRP类型、柱截面形状、未约束混凝土强度、倒角半径、截面长宽比等因素对约束效果的影响,为FRP加固混凝土柱的进一步研究提供了参考.     

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     

复材纤维筋混凝土梁抗弯力学性能研究

考虑复材纤维(FRP)筋与混凝土之间的拉伸刚化现象,建立了FRP筋混凝土梁的条带法分析程序,对FRP筋混凝土梁的弯曲过程进行数值模拟分析。基于数值结果提出了弯矩-曲率三线性简化模型,该模型可以较好地模拟FRP筋混凝土梁的抗弯性能。在试验验证的基础上,探讨了配筋率及混凝土强度等因素对FRP筋混凝土梁弯曲性能的影响。     

预应力纤维布加固梁的数值模拟方法

在深入研究预应力FRP加固混凝土梁的受力性能和有限元软件的基础上,对加固梁进行了系统的模拟分析,进而提出了一套适用于预应力FRP加固梁的数值模拟方法,以满足工程实际需要。     

FRP加筋混凝土梁受弯试验研究与有限元分析

对GFRP(Glass Fiber Reinforced Polymer)和CgRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer)加筋混凝土梁进行了三分点静载试验,分析了FRP加筋混凝土梁的荷载-变形关系和破坏形式并将试验结果进行了对比;建立了FRP加筋混凝土梁的有限元模型,得到了 FRP加筋混凝土梁的变形-荷载关系、极限承载力、应力应变分布、裂缝分布等.通过试验结果与有限元模型的对比与分析,建立适用于FRP加筋混凝土构件的设计方法.     

FRP筋混凝土梁有限元分析与抗弯承载力计算

对FRP筋混凝土梁正截面抗弯承载力分析是FRP筋用于实际工程的前提。我国混凝土规范已经给出了普通钢筋混凝土结构承载力计算公式,由于FRP筋与普通钢筋在材料性质上有很大差异,普通钢筋混凝土结构承载力计算公式对于FRP筋混凝土结构不是完全适用的。本文在应用ABAQUS有限元软件分析和混凝土规范的基础上提出适用于FRP筋混凝土梁承载力计算的实用计算方法。     

FRP加筋混凝土梁受弯性能有限元分析

建立了FRP加筋混凝土梁的有限元模型,对GFRP和CFRP加筋混凝土梁受弯性能进行非线性有限元分析,GFRP和CFRP加筋混凝土梁的开裂荷载计算值比试验值分别低15.4%和4.2%;极限荷载计算值比试验值分别高12.7%和4.0%;最大变形计算值比试验值分别高4.0%和低19.2%.荷载-变形计算曲线和试验曲线吻合较好,并能模拟混凝土受压裂缝出现后的延性性能.