FRP厚度和品种对约束UHPC轴压性能的影响

为了研究不同种类纤维增强聚合物(FRP)管约束超高性能混凝土(UHPC)的轴压性能,对27个约束试件和3个未约束试件进行了轴压试验,测定了应力-应变曲线,探讨了FRP种类、纤维布层数(3、5和7层)等对约束效果的影响。结果表明:试件强度主要与约束比有关,而极限应变与纤维布种类、约束比均有关;约束比增加,强度和极限应变增加;应力-应变曲线与Lam-Teng模型较为接近。基于试验结果回归得到了FRP约束UHPC试件的强度、极限应变预测公式,其预测精度较高。     

HFRP管约束超高性能混凝土的本构模型

为了研究混杂纤维增强聚合物(hybrid fiber reinforced polymer,HFRP)约束超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)圆柱体的轴压特性,通过36个圆柱体轴压试验,测定了应力-应变全曲线.试验结果表明:已有的几个有代表性的强度和极限应变预测模型并不适用于HFRP管约束UHPC,因此,考虑了纤维混杂种类对约束效率的影响,提出了新的强度与极限应变的公式,其预测精度较高;已有几个代表性的应力-应变本构模型预测曲线比实测曲线偏低,提出了双线性的本构模型,理论曲线和试验曲线吻合良好,模型表达式简单,便于设计人员使用.     

BFRP管约束超高性能混凝土受压应力-应变关系试验研究

为研究玄武岩纤维增强复合材料（basalt fiber reinforced polymer,BFRP）管约束超高性能混凝土（ultra-high performance concrete,UHPC）受压应力-应变关系,对12根约束UHPC试件和4根无约束UHPC试件进行了单轴受压试验,分析了BFRP管约束UHPC的破坏形态和应力-应变全曲线特征,以及BFRP管壁厚度、钢纤维掺量对应力-应变全曲线的影响规律。结果表明：随着管壁厚度的增加,UHPC的极限强度和极限应变均有所增大,且呈现出线性增长趋势;掺入钢纤维可以提高无约束UHPC试件的极限强度和极限应变,但在BFRP管约束作用下钢纤维的增强作用会有所减弱。建立的BFRP管约束UHPC极限状态模型和应力-应变全曲线方程可为BFRP管约束UHPC的工程设计及应用提供参考。     

GFRP管约束超高性能混凝土单轴受压应力-应变关系试验研究

研究玻璃纤维增强复合材料(glass fiber reinforced plastic,GFRP)管约束超高性能混凝土(ultra-high performance concrete, UHPC)单轴受压力学性能,通过对4个无约束对比试件和11个GFRP管约束UHPC试件进行轴心受压试验,分析了GFRP管壁厚、UHPC中钢纤维掺量对约束试件应力-应变关系的影响规律。试验结果表明:GFRP管约束条件下,UHPC试件的极限强度和极限应变显著提升,管壁越厚,极限强度提高幅度越大,呈线性增长关系。在UHPC中掺入钢纤维能够提高未约束UHPC试件的强度和韧性,降低约束试件的脆性,避免破坏时核心UHPC的碎裂。钢纤维掺量为1%时,对约束试件的极限强度提高效果最好。基于试验结果,拟合得到GFRP约束条件下UHPC的极限抗压强度计算公式和极限应变计算公式,与试验结果吻合较好,能够为GFRP约束UHPC的实际工程应用提供参考。     

FRP约束混凝土圆柱应力-应变分析模型

为精确模拟FRP约束混凝土的单轴受压性能,提出了FRP约束混凝土圆柱应力-应变分析模型的建立方法.在分析国内外大量试验数据基础上,依据八面体强度准则提出了FRP约束混凝土圆柱极限强度的计算方法,分析FRP约束混凝土圆柱极限应变与侧向约束强度的关系,建立了极限应变的计算方法;分析应力-应变全曲线试验结果中轴向应变与环向应变的关系,建立由轴向应变确定环向应变的计算公式;以Mander本构模型为主动约束关系,采用增量方法计算了FRP约束混凝土圆柱的应力-应变系曲线,模型预测结果与多数试验结果吻合较好.     

UHPC的轴拉性能与裂缝宽度控制能力研究

为研究3种类型超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,简称UHPC)的轴拉应力-应变曲线及其裂缝宽度控制能力,包括高应变强化UHPC、低应变强化UHPC和应变软化UHPC.采用轴拉试验方法测试狗骨头形试件,得到UHPC的轴拉应力-应变曲线和缝宽-应变曲线.试验结果表明:高应变强化UHPC和低应变强化UHPC的轴拉应力-应变曲线均包括弹性段、应变强化段和应变软化段,应变软化UHPC只有弹性段和应变软化段;UHPC应变强化段和应变软化段的转折点是裂缝缓慢扩展和迅速扩展的临界点;提高UHPC的极限拉伸应变,即延长其应变强化段,有助于提高其裂缝宽度控制能力;高应变强化UHPC拉伸应变在0.42%之前,其裂缝宽度均小于0.05 mm.对比C50混凝土(极限应变、极限强度分别为0.012%、2.3 MPa),高应变强化UHPC优异的裂缝宽度控制能力避免了结构设计中受正常使用状态裂缝宽度验算限制的影响,同时可在钢筋屈服前与其全程协同工作,这使得钢筋增强高应变强化UHPC在某些需要对裂缝宽度进行严格控制的结构类型中具有很高的应用价值.     

碳纤维约束混凝土抗压力学性能试验研究

试验共制作39个素混凝土试件,其中立方体试件27个,棱柱体试件12个.通过不同的试验方法,分别对各试件进行了抗压试验,根据试验所得出的普通混凝土试件及用碳纤维约束混凝土试件的抗压对比试验数据,重点研究了碳纤维约束混凝土的抗压力学性能,得到了碳纤维对混凝土试件承载力的加强效果.试验结果表明:CFRP布可横向约束混凝土变形从而间接提高受压构件的承载力,提高程度与混凝土自身强度有关;CFRP布约束混凝土柱轴心受压的破坏形态、CFRP布缠绕混凝土柱的应力-应变关系曲线形状及峰值应力、峰值应变、极限应变与柱缠绕前的轴压比、CFPR布的缠绕量以及纤维特征值有关.该研究为实际加固工程提供了理论依据,具有较强的现实意义.     

采用CFRP增强的GFRP管混凝土短柱轴压性能试验研究

通过碳纤维增强复合材料(CFRP)布对玻璃纤维增强复合材料(GFRP)管约束混凝土短柱进行不同方式的加强,制作了12个两两相同的G FRP管约束混凝土短柱试件,研究不同增强模式下GFRP管约束混凝土短柱在单调轴压及重复轴压下的力学性能.分析了试件的破坏模式、承载能力、变形能力、增强效果、应力应变曲线、塑性残余应变与卸载...     

CFRP约束高强混凝土柱长期性能研究

目的研究长期荷载作用对CFRP约束高强混凝土柱受力性能的影响.方法通过18个碳纤维布约束高强混凝土柱试件,对碳纤维布约束高强混凝土方柱的徐变和轴压力学性能进行了试验研究,考虑了碳纤维布用量、粘贴方式和纤维布条带间距等因素对试件性能的影响.基于ACI209(1992)的方法,对试验结果进行了验算.结果表明试验值与预测值下限基本吻合.分析比较了长期荷载作用对构件的承载力、应变等力学性能的影响.结论CFRP约束高强混凝土在长期荷载作用下早期变形发展很快,后期变形基本趋于平缓;长期荷载作用会使CFRP约束高强混凝土柱的极限承载力和极限应变下降,下降幅度随纤维布用量的增大而增大;长期荷载试件的变形普遍比ACI209(1992)的平均预测值小,和预测值下限基本吻合.     

轴压下GFRP管-混凝土-钢管组合柱的尺寸效应

为了研究尺寸效应对GFRP管-混凝土-钢管组合柱力学性能的影响,在满足几何相似性的条件下,利用静力加载的方法对具有不同试件尺寸、不同混凝土强度等级的8根试件的轴压力学性能进行了试验研究.对8根组合柱试件的试验破坏现象、荷载-应变曲线、极限承载力以及应力值变化进行相应的分析比较,结果表明,随着试件尺寸的增大,试件抵抗变形能力减弱且尺寸效应明显,而增加GFRP管壁厚可以提高试件承载力、增强试件力学性能、减少尺寸效应的影响.     

FRP约束混凝土柱强度和极限应变模型的比较

收集了大量试验数据,对已有的预测FRP约束混凝土柱强度和极限应变模型进行了评估。在保持已有模型预测圆形截面试件准确性的基础上,考虑截面有效约束,提出了对FRP约束圆形截面和矩形截面混凝土柱均适用的改进的强度和极限应变模型。评估结果表明,已有模型中对强度的预测要好于对极限应变的预测。Gampione强度模型对所有试件整体预测较准确,Lorenzis极限应变模型对圆形截面试件预测较准确。与试验数据和已有模型的对比表明,该文模型预测更准确,且计算更简便,可用于实际工程中对强度和延性的预测。     

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。     

圆钢管RPC轴压短柱有限元分析与承载力计算

圆钢管RPC柱可为大跨、高层与高耸建筑、重载工程建设提供性能优越的竖向构件.现有圆钢管RPC轴压短柱承载力计算公式适用于直径不大于152 mm的钢管RPC柱,对大直径钢管RPC柱,计算值偏大.为研究大直径圆钢管RPC轴压短柱承载力计算公式,利用ABAQUS有限元软件,建立了圆钢管RPC轴压短柱分析模型,完成了134种钢管RPC轴压短柱受力全过程分析,研究了RPC相对约束应力与钢管位移曲线的关系,揭示了套箍系数、核心RPC强度等对其荷载-位移曲线的影响规律.结果表明:当套箍系数小于0.5时,钢管RPC柱荷载-位移曲线不存在强化段;当套箍系数大于0.5时,钢管RPC柱荷载-位移曲线出现强化段;当套箍系数达到1时,强化段极限荷载相对于承载力的提升将超过30%,延性更好.相同截面尺寸的圆钢管RPC柱,随核心RPC轴心抗压强度降低,其横向变形系数增大,钢管对核心RPC的约束作用增强.基于试验和数值分析结果,提出了直径达560 mm圆钢管RPC轴压短柱极限承载力计算公式.     

Axial bearing capacity of short FRP confined concrete-filled steel tubular columns

The bearing capacity of FRP confined concrete-filled steel tubular (FRP-CFST) columns under axial compression was investigated. This new type of composite column is a concrete-filled steel tube (CFST) confined with fiber-reinforced polymer (FRP) wraps. Totally 11 short column specimens were tested to failure under axial compression. The influences of the type and quantity of FRP, the thickness of steel tube and the concrete strength were studied. It was found that the bearing capacity of short FRP-CFST column was much higher than that of comparable CFST column. Furthermore, the formulas for calculating the bearing capacity of the FRP-CFST columns are proposed. The analytical calculated results agree well with the experimental results.     

CFRP约束圆中空夹层钢管混凝土短柱轴心受压性能试验研究

对圆中空夹层钢管混凝土（CFDST）短柱和CFRP约束CFDST(CFRP-CFDST)短柱进行了轴压试验,研究混凝土强度和CFRP粘贴层数对CFRP约束CFDST短柱轴压性能的影响,得到了CFDST短柱和CFRP约束CFDST短柱的典型破坏模式、荷载—位移曲线及荷载—应变曲线。试验结果表明：与CFDST试件相比,CFRP约束CFDST试件的极限承载能力显著提高,且贴布层数越多,钢管混凝土短柱的极限承载力越高。给出了避免内钢管先于外钢管屈曲破坏的内钢管最小壁厚计算式,并提出了CFRP约束CFDST短柱的轴压极限承载力计算式,该计算式计算结果与试验结果吻合较好。     

钢管聚丙烯纤维超高强石渣混凝土短柱的静力特性

以试件的直径、径厚比和混凝土强度等级为试验参数进行了19根试件的轴心抗压试验,考察了钢管聚丙烯纤维超高强石渣混凝土短柱轴心受压时的破坏形态,揭示了影响其力学性能的因素和规律.试验结果表明:钢管内填充低碳聚丙烯纤维超高强石渣混凝土可以解决由于自收缩偏大引起的钢管混凝土脱空问题;在试验参数范围内,影响试件静力特性的主要因素是套箍指标和核心混凝土强度;荷载-平均应变关系曲线可以分为4个阶段,即弹性阶段、弹塑性阶段、承载力下降阶段和承载力回升阶段;所有试件都呈剪切型的破坏特征,残余承载力达到极限荷载的80%以上,都有较好的延性性能,极限应变达到8.67%～24.9%;最后,推荐了经回归分析得到的钢管聚丙烯纤维超高强石渣混凝土短柱轴心受压极限承载力的计算公式,计算结果与试验数据比较吻合.     

Shear Behavior of Open Steel Tube Connectors in Steel-UHPC Composite Decks

钢-UHPC组合桥面板开口连接件抗剪性能研究

叶琳1,2,蔡文平3,庄扬帆1,杜阳1,赵秋1

（1.福州大学 土木工程学院,福州350108;

2. 阳光学院 土木工程学院,福州350015;

3. 湖南省交通科学研究所有限公司,长沙410000）

中文说明：

钢和超高性能混凝土（UHPC）组合桥面板可有效减少疲劳裂纹和沥青路面损伤。通过推出试验研究了钢-UHPC组合桥面板新型开口钢环（OST）连接件的抗剪性能。测试参数是桥面板有无配筋。 实验讨论了推出试件的荷载-滑动曲线和抗剪性能。结果表明,与素混凝土试件相比,配筋试件的极限滑移率降低了32％,抗剪刚度提高了10％,但极限抗剪承载力几乎相同。UHPC的使用影响了失效过程,观察到OST连接件在其下半部被剪断,随后是上半部的拔出失效。通过试验验证了有限元模型的正确性,并利用该模型分析了带开口钢环连接件桥面板的变形和失效行为。该模型表明,连接件根部存在应力集中区,开口钢环下半部是承受载荷的主要部位。

关键词：组合桥面板,开口钢管连接件,UHPC,推出试验,抗剪性能,有限元模型

     

圆钢管约束高强混凝土短柱的轴压力学性能

为研究圆钢管约束高强混凝土短柱的轴压力学性能,进行6个短柱试件在循环轴压荷载作用下的试验研究.试验中的主要参数为钢管径厚比(26和42).试验结果表明,圆钢管约束高强混凝土短柱的轴压承载力高于同条件的普通钢管混凝土构件,但两种构件的延性无显著差异;随钢管中纵向应力的降低,构件的轴压承载力提高.对构件的应力分析结果表明,圆钢管约束高强混凝土轴压短柱中,钢管对核心混凝土的约束效果高于普通钢管混凝土构件;钢管约束高强混凝土轴压短柱的峰值荷载点对应于钢管的屈服点.