冻融环境下GFRP管混凝土柱轴压性能试验研究

通过对21个玻璃纤维增强聚合物（GFRP）管混凝土柱和21个素混凝土柱分别在水溶液和质量分数为3.5 %的氯化钠（NaCl）溶液中进行冻融循环试验及轴压试验,且对冻融后的GFRP管混凝土柱进行了超声波检测,研究冻融环境下不同冻融介质和冻融循环次数对GFRP管混凝土柱轴压性能的影响。结果表明,冻融介质相同的情况下,随着冻融循环次数的增加,质量损失率增大,相对动弹性模量降低,GFRP管混凝土柱内异常点增多,承载力下降,极限应变下降;冻融次数相同的情况下,经盐冻作用的GFRP管混凝土柱轴压极限承载力降低更为明显。GFRP管混凝土柱盐冻循环150次后极限承载力下降了29.45 %,下降量是相同条件下水冻结果的2.19倍。盐冻循环后的GFRP管混凝土柱极限应变小于相同条件下的水冻循环极限应变。     

轴压作用下GFRP管钢骨混凝土组合短柱传力机制分析

通过6根GFRP管钢骨混凝土组合短柱和1根GFRP管约束素混凝土组合短柱轴压试验,并利用ABAQUS进行有限元数值分析,研究截面形式、截面含钢率、混凝土强度对组合短柱受力性能的影响,探究组合柱的工作原理。试验结果表明:与未内置钢骨试件相比,内置钢骨可以显著提升短柱的极限承载能力和极限变形能力;随着截面含钢率的增大,GFRP管钢管混凝土短柱的极限承载能力和极限变形能力得到明显提升;增大混凝土强度能够小幅度提高短柱的极限承载能力,但对短柱的初始刚度几乎没有影响;当其他条件相同时,内置钢管短柱比内置工字钢短柱的极限承载力更高,变形能力更好。GFRP管对混凝土的约束作用略晚于钢管对混凝土的约束作用,表现出一定的滞后性。有限元模拟计算结果与试验结果拟合较好,可为此类组合短柱的非线性分析提供参考。     

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。     

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.     

塑钢纤维轻骨料混凝土短柱轴压性能试验研究

对18根塑钢纤维轻骨料混凝土短柱和2根轻骨料混凝土短柱进行轴压性能试验,研究塑钢纤维掺量、轻骨料混凝土强度、纵向钢筋配筋率和试件高宽比对塑钢纤维轻骨料混凝土短柱轴压性能的影响.结果表明:随着塑钢纤维掺量的增加,试件的承载力略有提高,延性提升较大,且塑钢纤维掺量为9 kg/m3时,试件的承载力和延性最大;随着轻骨料混凝土强度和纵向钢筋配筋率的提高,试件承载力均增大,但试件延性均逐渐降低;试件高宽比对试件承载力影响不大,当试件高宽比为3时,试件的延性最好.     

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...     

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。     

方形螺旋箍筋GFRP筋混凝土柱轴压性能研究

通过设计5根配置螺旋箍筋和3根配置普通箍筋方形截面玻璃纤维筋(GFRP)混凝土柱(200 mm×200 mm×600 mm)的轴心受压试验,重点分析方形截面GFRP筋混凝土柱的极限承载力和延性等在不同箍筋形式下的变化规律,研究螺旋箍筋对方形截面GFRP筋混凝土柱的轴压性能的影响。试验结果表明:GFRP纵筋承载力占GFRP筋混凝土柱极限承载力的3%～7%;配置螺旋箍筋的GFRP筋混凝土柱的极限承载力比配置普通箍筋的增加了0.8%～1.6%,延性增加了13%～33%;缩小箍筋间距可以防止纵筋过早屈曲破坏,同时可提高GFRP筋混凝土柱的延性和承载力;把GFRP筋受压承载力设置为其极限抗拉强度的0.35倍,可以准确预测GFRP筋混凝土柱的极限承载力。     

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。     

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。     

GFRP管钢筋混凝土偏压长柱的试验研究

通过15个GFRP管钢筋混凝土长柱和1个无GFRP管约束的钢筋混凝土柱在偏心受压作用下的试验,研究了其破坏形态及力学性能,并分析了混凝土强度、长径比、偏心距等因素对柱力学性能的影响.试验结果表明,GFRP管的约束作用能有效提高柱的承载力及延性;随着混凝土强度的提高,GFRP管钢筋混凝土柱的承载力和刚度增大;随长径比和偏心距的增大,GFRP管对混凝土的约束效果降低,柱的承载力降低;平截面假定适用于GFRP管钢筋混凝土偏压长柱的计算.     

空心方钢管混凝土轴压力学性能的试验

通过对15个方钢管圆孔混凝土轴压短柱的试验研究,考察轴压短柱的承载力特性和破坏模式;基于外侧方钢管的横向变形的发展规律,探讨外围钢管对核心混凝土的套箍作用.试验表明,方钢管圆孔混凝土短柱的核心混凝土达到一定厚度时,圆孔混凝土在径向能形成较好的拱效应,可以有效地防止外壁钢管局部失稳破坏,使构件横向变形得到充分发展,提高轴向承载力.     

高强轻集料混凝土力学性能试验研究

本文采用页岩陶粒，掺入粉煤灰和高效减水剂配制高强轻集科混凝土，试验研究水胶比、砂率和粉煤灰取代率对轻集科混凝土力学性能和表观密度的影响，并得出了一个合理的轻集料混凝土配合比。结果表明：轻集料混凝土强度与水胶比成反比；而对于砂率和粉煤灰取代率，存在一个最优的砂率和粉煤灰取代率。     

BFRP约束混凝土短柱轴压性能的截面尺寸效应研究

为了研究BFRP约束不同截面高宽比混凝土短柱轴压性能,进行了五种不同截面高宽比BFRP约束混凝土短柱的轴心抗压试验。按照截面高宽比、包裹层数,试件分15组,每组3个相同试件。结合试验结果,通过理论分析和数值模拟研究试件的轴心抗压强度、峰值应变及应力-应变关系。研究结果表明,各组试件的裂缝开展和破坏形态基本一致;截面高宽比不同试件的轴心抗压强度存在明显的截面尺寸效应;峰值应变随试件截面高宽比的变化比较离散,没有明显的规律;建立的强度模型与试验结果吻合较好;采用ANSYS分析软件能较好地模拟BFRP约束混凝土短柱的轴压性能。     

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%。     

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。     

纤维增强聚氨酯泡沫短柱轴压性能研究

纤维增强聚氨酯泡沫(Fiber-reinforced Foamed Urethane,简称FFU)短柱由硬质聚氨酯树脂发泡体经玻璃纤维纱束补强,以拉挤成型法制造而成。为研究不同密度的FFU短柱轴压力学性能,对三组不同密度的FFU短柱进行静力轴压试验,并与普通混凝土柱和钢柱进行对比分析。试验结果表明:高、低密度FFU短柱具有不同的轴压破坏模式;密度的增加能有效提高极限承载力、初始刚度和抵抗变形能力,但试件延性有所下降;FFU柱具有轻质高强的特点,承受相同承载力时,FFU短柱质量仅为钢筋混凝土柱的1/7及工字形截面钢柱的1/3。     

矿渣粉煤灰基无机聚合物混凝土短柱高温后力学性能试验研究

对不同高温工况作用后的无机聚合物混凝土短柱试件进行轴压试验,分析高温后的试件的表观变化、变形性能、承载能力和破坏特征,并与普通混凝土试件相比较。试验结果表明:高温后无机聚合物混凝土短柱具有与普通混凝土短柱相同的破坏特征,承载能力损失更小,但轴向刚度和抗裂性能仍有待提高。     

纤维布加固混凝土的轴压力学性能研究

为了提升混凝土柱的轴压力学性能,共设计了5组纤维布加固混凝土柱,分别对5组混凝土柱进行了轴压性能测试。结果表明,JFRP和NFRP试件相较未采用纤维布加固的混凝土柱的承载力分别提升了34%和43%,最大压应变分别提升了196%和178%,纵向钢筋的最大应变分别提升652%和552%;相较于CFRP试件,JFRP和NFRP试件的最大承载力也提升了约85%左右,表明组合方式更加有利于提升纤维布加固混凝土的承载力和延性。相较于CFRP试件的脆性破坏,JFRP和NFRP试件的破坏形式则呈现出弹塑性破坏形态。     

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。