外包钢与碳纤维布复合加固钢筋混凝土偏压柱试验研究

通过14根被加固钢筋混凝土柱的偏心受压试验,研究了碳纤维布和角钢以及两者复合加固后混凝土柱的破坏特征、受力性能和破坏机理。分别对不同含碳纤维布率、含角钢率、长细比和偏心距下被加固混凝土柱的极限承载力、应力-应变关系以及刚度和延性等方面进行了研究和分析。研究结果表明:复合加固混凝土柱充分发挥了碳纤维布和角钢加固混凝土柱的各自优点,并使它们能协调工作、共同作用,获得优良的力学性能,同时复合加固柱的承载力和延性均优于碳纤维布和角钢单一加固柱。长细比越小、偏心距越小、含CFRP率和含角钢率越高,则柱承载力越高,延性提高效果越好。     

碳纤维加固混凝土偏压柱正截面承载力研究

从理论上分析了碳纤维布加固混凝土偏压柱的受力状态,并在基本假定的基础上推导出了碳纤维布加固偏压柱的承载力计算公式。并通过对比计算得出碳纤维布适合用于加固混凝土小偏压柱（其抗压承载力最大可提高1.64倍）,并不适合用于加固混凝土大偏压柱。     

方钢管再生混凝土长柱偏心受压性能有限元分析

在8根方钢管再生混凝土长柱偏心受压试件试验研究的基础上,利用有限元软件ANSYS建立了方钢管再生混凝土长柱偏心受压的计算模型。通过计算得出了荷载-位移曲线,分析了构件的变形性能以及长细比、偏心距等因素对极限承载力的影响,并将计算结果与试验结果进行了对比分析。结果表明:方钢管再生混凝土长柱偏压构件主要表现为整体失稳破坏;其偏压弹性刚度随长细比及偏心距的增大呈先增后减的趋势;延性及轴向耗能能力随长细比的增大呈先减后增的趋势,随偏心距的增大呈先增后减的趋势;构件极限承载力随长细比及偏心距的增大而减小;计算结果与试验结果吻合良好,能够较真实地反映试验结果,所建立的有限元模型能够有效地对方钢管再生混凝土柱偏压力学性能进行全过程分析。     

碳纤维布加固小偏压钢筋混凝土柱承载力分析

通过对3根碳纤维布加固小偏压钢筋混凝土柱及对比柱的静载试验和理论分析，表明采用横向缠绕碳纤维布加固后小偏压柱的极限承载力有不同程度的提高，变形能力得到改善。横向碳纤维约束了混凝土的变形，提高了混凝土的极限抗压强度。提出了碳纤维加固小偏压柱的承载力计算公式和设计建议。     

薄壁方钢管再生块体组合柱偏压承载力研究

为分析有无肋、偏心距e、再生块体混合比η、长细比λ对薄壁方钢管再生块体组合柱偏压承载力的影响,对12根薄壁方钢管再生块体组合柱做偏压承载力试验,采用拟水平法分析各因素的影响程度。研究表明:长细比λ、偏心距e和混合比η综合效应对承载力影响高度显著,加劲肋对承载力影响显著;长细比λ由18.4增加到30.3,偏压承载力降低约450k N;偏心距e由25mm增加到50mm,有肋试件、无肋试件偏压承载力分别降低27.5,105k N;偏心距e为50mm、混合比η为35%时,长细比λ为18.4,30.3的试件加肋后承载力提高程度分别为21.38%,80%。对试验数据做线性回归分析,得出薄壁方钢管混凝土柱偏压承载力计算公式,计算精度较好。     

外包钢与碳纤维布复合加固钢筋混凝土柱抗震性能试验研究

外包钢与碳纤维布复合加固钢筋混凝土柱是一种新的加固形式。在其运用到结构抗震加固时,必须保证加固构件具有良好的延性破坏机制,为此进行了7根碳纤维布与角钢复合加固钢筋混凝土柱的低周反复试验,并编制了复合加固钢筋混凝土柱全过程分析程序,对轴压比、碳纤维布用量、角钢用量等影响复合加固效果的因素进行了分析。试验及电算结果均表明,复合加固后钢筋混凝土柱的极限承载力和耗能性能均有大幅提高。与仅用外包角钢加固柱相比,复合加固柱的抗震性能亦得到明显改善。     

组合十字形钢管混凝土柱承压性能有限元分析及承载力计算

为研究组合十字形钢管混凝土柱承压性能(轴压、偏压)和承载力计算方法,以有限元软件ABAQUS分析为主要研究手段,结合已有的6个试件的实测数据,并以偏心距、长细比、截面含钢率、混凝土强度等级和钢材屈服强度为变化参数进行了26个试件的拓展分析,探讨了各影响参数对组合十字形钢管混凝土柱承压性能的影响,分别研究了组合十字形钢管混凝土柱轴心受压柱和偏心受压柱的极限承载力计算方法,并提出实用设计算式。研究结果表明：组合十字形钢管混凝土柱极限承载力随着偏心距和长细比的增加而降低,随着含钢率、混凝土强度和钢材屈服强度的提高而提高,其中偏心距和混凝土强度较小时承载力退化较快,承载力随含钢率的增加呈近线性增长,槽钢强度的提高更能提高试件的承载能力。基于约束混凝土理论提出的组合十字形钢管混凝土承压(轴压、偏压)极限承载力计算方法有较好的适用性。     

CFRP持载加固高强混凝土偏压柱受力性能研究

通过8根碳纤维布约束加固高强混凝土方柱的持载偏心受压试验,研究加固后持载高强混凝土方柱在不同的偏心距、加固方式及持载水平作用下的破坏特征和受力性能,对外包碳纤维布的横向应变、柱截面应变、侧向挠度以及极限承载能力等进行分析。试验结果表明,碳纤维布约束加固持载小偏心受压高强混凝土柱是有明显效果的,承载力和延性都有一定程度的提高。随着偏心距和持载值的增大,加固效果逐渐减小,而且碳纤维布用量的减小也会使加固效果减小。在已有的相关研究成果的基础上,根据试验结果和试验分析,提出碳纤维布约束加固持载偏心受压柱的承载能力计算公式。     

玻璃纤维增强套管钢筋混凝土组合柱偏压承载力计算

对9根不同长细比和6根不同偏心距的玻璃纤维增强(GFRP)套管钢筋混凝土组合柱进行试验研究。试验结果显示:偏心距和长细比对GFRP套管钢筋混凝土组合柱的力学性能有很大的影响。随着偏心距的增大,试件的破坏形态逐渐由压缩破坏向拉伸破坏转变;随长细比的增大,试件的破坏形态则由材料破坏向失稳破坏过渡。试件的极限承载力亦随偏心距和长细比的增大而降低,但降低的幅度变缓。在试验的基础上,对试验数据进行统计回归,得到GFRP套管钢筋混凝土组合柱的长细比折减系数和偏心距折减系数,进而得到轴压组合长柱及偏压柱的承载力计算公式。按建议的组合柱承载力计算公式计算的结果与前人文献中的试验结果吻合较好,说明本文建议的组合柱承载力公式有一定的实际意义。     

碳纤维布加固钢筋混凝土偏心受压柱试验研究

对4根碳纤维布加固钢筋混凝土偏压柱进行了静载试验,研究表明采用横向缠绕碳纤维布对加固后 偏压柱的极限承载力和延性有一定程度的提高。提出了碳纤维布加固钢筋混凝土偏压柱的承载力计算公式 和设计建议,计算值与试验值吻合较好。     

CFRP钢管混凝土轴压长柱试验研究

通过18根CFRP钢管混凝土轴压柱和用于对比的6根钢管混凝土轴压柱的承载力试验研究,初步探讨CFRP钢管混凝土轴压柱的受力性能以及CFRP对钢管混凝土轴压柱承载力的提高效果。分析了CFRP约束效应系数和长细比对CFRP钢管混凝土轴压柱承载力的影响。研究结果表明:在本次试验的参数范围内,CFRP可以有效提高钢管混凝土轴压柱的承载力;CFRP对钢管混凝土轴压柱承载力的抬高率近似随着CFRP约束效应系数的增加而增加、随着长细比的增加而减小,当长细比达到某一定值时,提高率为零。并根据试验所得到的长细比影响折减系数引入钢管混凝土的长细比影响折减系数,确定了CFRP钢管混凝土轴压柱承载力的计算方法,与试验结果比较吻合良好。     

Experimental research on concrete-filled square steel tubular slender columns with inner I-shaped CFRP under axial compression

对7个内置工字形CFRP型材的方钢管混凝土长柱进行了轴压性能试验研究,得到了荷载-跨中挠度曲线和荷载-应变曲线,并分析了其受力过程及破坏特征。试验结果表明：内置工字形CFRP型材的方钢管混凝土轴压长柱的破坏模式为弯曲失稳破坏。随着长细比的增大,试件的承载力降低。试件的荷载-挠度曲线可分为弹性段、弹塑性段以及下降段。采用ABAQUS有限元分析软件对内置工字形CFRP型材的方钢管混凝土轴压长柱受力性能进行有限元模拟,模拟结果与试验结果吻合良好。在此基础上,分析了长细比、混凝土强度、钢材强度、含钢率和有无CFRP对组合柱受力性能的影响。分析结果表明,长细比对柱的受力性能影响较大,随着长细比的增加柱的承载力明显下降;提高混凝土强度可以提高柱的承载力,但延性有所降低;提高钢材强度和增大含钢率均可以提高柱的承载力;设置工字形CFRP型材可以提高柱的承载力和变形能力。     

方中空夹层钢管混凝土双向偏压力学性能研究

通过对6根方中空夹层钢管混凝土试件在双向偏压受力状态下力学性能的试验,以研究长细比、偏心距和偏心角对试件力学性能的影响。试验结果表明:试验过程中构件变形基本符合平截面假定;长细比和偏心距越大,承载力越小;偏心角对构件的荷载-变形关系曲线的影响不大。最后,采用纤维模型法编制程序,对双向偏压构件的荷载-变形关系进行计算,计算结果与试验结果符合较好。     

钢骨-方钢管高强混凝土组合柱小偏心受压力学性能

为研究钢骨-方钢管高强混凝土组合柱小偏心受压力学性能,采用有限元软件ABAQUS对钢骨-方钢管高强混凝土组合柱小偏心受压试件进行非线性有限元分析,研究了长细比、偏心率、配骨指标和加载方向这些参数对组合柱小偏心受压力学性能的影响。通过回归分析提出小偏心受压承载力简化计算公式,并将简化公式计算结果与试验结果及有限元（FEM）计算结果进行对比。结果表明:长细比、偏心率对组合柱小偏心受压承载力影响较显著;配骨指标的增大能提高组合柱的延性;加载方向对承载力影响很小;简化公式计算结果与试验结果及有限元计算结果吻合良好。     

方钢管再生混凝土长柱偏心受压承载性能试验研究

为了研究方钢管再生混凝土偏心受压长柱的受力性能,设计了15个试件进行静载试验,考虑了再生粗骨料取代率、长细比和偏心距3个变化参数。通过试验得到了试件的破坏形态、荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、截面应变分布情况以及试件的承载力等重要数据,对再生粗骨料取代率、长细比、偏心距等变化参数对方钢管再生混凝土偏心受压长柱承载性能的影响进行分析,利用国内外相关规程的计算方法对方钢管再生混凝土偏心受压长柱承载力进行计算,并与试验实测结果对比分析。研究结果表明：方钢管再生混凝土偏心受压长柱的承载力、破坏形态、变形特性、截面应变分布与普通方钢管混凝土偏心受压长柱相似,方钢管再生混凝土偏压长柱同样具有良好的承载力和变形能力,试件的承载力随着长细比和偏心距的增大而减小,而再生粗骨料取代率对其影响不大,根据规程DBJ 13-51-2003得到的方钢管再生混凝土长柱承载力的计算结果与试验结果吻合较好。研究结果可为方钢管再生混凝土的进一步研究和推广应用提供参考。     

方钢管混凝土不等端弯矩偏压柱力学性能研究

以端弯矩比、长细比和荷载偏心距为主要变化参数,进行了12个方钢管混凝土不等端弯矩偏压柱试验研究。试验结果表明：对于长细比为40.1的试件,端弯矩比对试件破坏形态影响很大,端弯矩比为-1的试件挠曲线为S型,而端弯矩比为1的试件挠曲线为正弦半波;而对于长细比为20.6的短柱试件,端弯矩比对试件破坏形态影响不明显;长细比和偏心距越大,承载力越小;随端弯矩比β从-1~1变化,试件承载力逐渐减小。采用两种计算方法对试件承载力进行了计算,并与试验结果进行对比,计算结果总体低于试验结果。采用有限元软件ABAQUS对方钢管混凝土不等端弯矩偏压柱的受力全过程进行分析,计算得到的试件破坏形态与荷载 变形关系曲线均与试验结果吻合良好。在此基础上,对3种不同端弯矩比的典型算例进行计算,从试件的变形情况、荷载-变形全过程曲线、核心混凝土纵向应力分布及钢管与核心混凝土的相互作用等4个方面对方钢管混凝土不等端弯矩偏压柱的工作机理进行对比分析。研究结果表明：随着端弯矩比由-1~1变化,试件的侧向挠度增大,核心混凝土承担荷载降低,试件承载力降低;所有试件的钢管均表现出良好的约束性能。     

超高强混凝土型钢组合长柱静力性能试验研究

为解决目前规范中缺乏超高强混凝土型钢组合柱设计方法和静力受压试验研究不够深入的问题,开展了5个轴心受压和4个偏心受压的立方体抗压强度为120 MPa超高强混凝土型钢长柱的静力试验,通过考察其破坏形态、轴力-挠度曲线、轴力-竖向位移曲线和轴力-应变曲线,研究了长细比、相对偏心距和箍筋间距对其静力性能的影响.试验结果表明:...     

钢骨混凝土柱的耐火性能和抗火设计方法(Ⅰ)

确定了高温下组成钢骨混凝土的钢材和混凝土的热工参数和力-热本构关系模型,利用有限元法计算了钢骨混凝土柱截面温度场,计算结果得到实验结果的验证。利用数值方法对钢骨混凝土柱耐火极限及火灾下荷载-变形关系曲线进行了计算分析,理论计算结果和实验结果吻合良好。在此基础上,分析了截面尺寸、构件长细比、截面含钢率、截面配筋率、荷载偏心率、钢骨和钢筋屈服强度、混凝土强度、截面高宽比等参数对耐火极限以及火灾下构件承载力的影响规律。最后,提出了钢骨混凝土柱耐火极限的实用计算公式。本文是第一部分。     

钢骨混凝土柱的耐火性能和抗火设计方法(II)

确定了高温下组成钢骨混凝土的钢材和混凝土的热工参数和力-热本构关系模型,利用有限元法计算了钢骨混凝土柱截面温度场,计算结果得到实验结果的验证。利用数值方法对钢骨混凝土柱耐火极限及火灾下荷载-变形关系曲线进行了计算分析,理论计算结果和实验结果吻合良好。在此基础上,分析了截面尺寸、构件长细比、截面含钢率、截面配筋率、荷载偏心率、钢骨和钢筋屈服强度、混凝土强度、截面高宽比等参数对耐火极限以及火灾下构件承载力的影响规律。最后,提出了钢骨混凝土柱耐火极限的实用计算公式。本文是第二部分。