FRP加固矩形RC柱承载力计算

通过FRP复合材料约束RC柱子的混凝土 ,从而提高柱子的承载力是有效的 ,但FRP约束RC柱子的承载力计算公式存在许多问题值得商讨。本文在目前已提出的FRP约束混凝土的应力计算基础上 ,结合试验数据 ,提出了实际中常见的矩形RC柱加固 ,考虑不同轴压比、粘贴层数和矩形截面形状参数b/a影响的简化计算公式。可供工程界参考     

长细比对FRP约束混凝土柱承载力的影响

随着长细比的增加,FRP约束混凝土柱的承载力和延性有降低的趋势.由于FRP与钢材的性能存在巨大的差异,现有的设计规范不适用于FRP约束混凝土柱承载力的计算.为研究长细比对FRP约束混凝土柱承载力的影响,根据FRP约束混凝土柱的特点,以约束效应系数ξf、FRP管中含纤维复合材料的比率λ和约束效应折减系数kr为主要参数,建立FRP约束混凝土短柱承载力的计算模型.在此基础上,通过对现有试验数据的回归分析,引入FRP约束混凝土柱承载力的稳定系数,提出FRP约束混凝土柱的承载力计算公式,公式计算结果与已有试验数据吻合较好.     

FRP约束轴心受压方形短柱的试验研究

对8个FRP约束混凝土轴心受压方形钢筋混凝土短柱进行试验,试验结果表明,FRP可以有效地提高轴心受压方形短柱延性,而对于承载力提高并不大。本文对FRP约束机理进行了分析并结合试验数据回归出极限强度计算公式。     

FRP筋材加固矩形截面混凝土柱的极限强度分析

采用外贴FRP法加固矩形截面混凝土柱,能够有效约束受压状态下矩形截面混凝土柱的侧向变形。以FRP约束混凝土矩形短柱为研究对象,基于ABAQUS有限元软件,构建CFRP约束矩形截面混凝土柱轴压试验模型,分析混凝土柱应力-应变曲线,并与已有试验进行对比;在此基础上,结合侧向约束强弱界限的判定标准,推导出修正的FRP加固矩形截面混凝土柱的应力-应变关系模型。研究表明:当混凝土处于弹性状态,其横向膨胀变形很小,FRP提供的约束力较小;当约束混凝土应力超过未约束峰值应力,混凝土进入塑性状态,FRP筋材提供的约束力逐渐增大,其承载力和变形能力产生较大幅度增加。FRP对矩形截面混凝土柱的约束作用改善了构件的延性,提高了构件的承载力。     

FRP强约束混凝土配筋中长柱稳定系数的研究

本文通过长细比L/ b为4.5～17.5截面经圆弧化处理、外包FRP后的矩形截面的钢筋混凝土柱的轴心受压试验,研究了长细比对稳定承载力的影响.结果表明长细比对FRP约束混凝土柱的稳定承载力影响远比螺旋配筋柱和普通钢筋混凝土柱严重,但当长细比不大于17.5时,其稳定承载力仍比未包裹柱高20%(约束比ξ=0.198)以上.文章还通过FRP强约束混凝土的本构关系、破坏准则的选择及初始缺陷的设置等,成功地利用ANSYS有限元软件对该类柱进行了非线性分析.获得了试件截面形状和约束比ξ等因素对该类柱稳定系数ψ的影响规律,归纳了可供工程设计人员参考的稳定系数的计算公式.     

FRP布加固偏心受压钢筋混凝土矩形柱承载力的简化计算方法

在已有的FRP约束混凝土矩形截面短柱的三阶段应力—应变关系基础上,给出了等效矩形应力图形系数β和γ的简化计算公式。根据截面力的平衡条件使用系数β和γ建立了FRP布加固钢筋混凝土矩形截面偏心受压柱承载力的简化计算方法,并与相关文献中的试验结果进行了对比。计算结果表明,用本文提出的承载力简化计算方法计算的承载力数值与试验值吻合较好,可供设计和施工参考。     

FRP约束轴心受压混凝土性能的研究

本文对FRP约束混凝土圆柱和矩形柱的性能进行了较系统的研究.研究表明,FRP约束混凝土圆柱后的应力-应变关系曲线可能有软化段,也可能没有软化段.本文建议了FRP约束混凝土圆柱无软化段时极限强度、极限应变的计算公式及应力-应变关系三折线模型.提出了FRP约束圆柱体有软化段时峰值应力、峰值应变、极限应力和极限应变的计算方法及应力-应变关系模型.另外,分析了FRP约束混凝土矩形柱的特点,建议了FRP约束混凝土矩形柱转折点应力、应变、极限应力和极限应变的计算公式.     

FRP管-混凝土-钢管组合柱短柱的偏压承载力实用计算公式

采用纤维单元法对FRP管-混凝土-钢管组合柱短柱在偏心压力作用下的正截面受压承载力进行了分析.通过应力图简化、表达式近似等不同手段,分别对约束混凝土、钢管和FRP管贡献的承载力表达式进行了简化,最后得到偏心受压短柱不考虑荷载二阶效应时的承载力实用计算公式.与现有试验结果比较表明,本文实用公式的计算结果具有足够精度且偏于保守,可为工程设计人员参考采用.     

混凝土轴心受压柱用FRP加固的承载力分析

通过FRP复合材料加固混凝土轴心受压柱,从而提高柱的承载力是有效的,但FRP加固混凝土轴压柱的承载力计算公式存在许多问题值得分析。本文在目前已提出的FRP加固混凝土轴压柱计算公式的基础上,引入应变滞后因子、含纤维特征值和约束比,建立了新的FRP加固钢筋混凝土轴心受压柱的承载力计算公式,提出了该公式的适用条件和应用范围,供工程界参考。     

FRP约束钢筋混凝土矩形柱受压性能研究综述

研究发现,在FRP约束的受压构件中,由于圆柱约束均匀,FRP约束效果在圆形截面柱中较好.本文通过对FRP约束矩形混凝土柱受压性能的研究现状、截面改造方法以及FRP约束圆弧化矩形柱的受压性能研究三个方面进行综合论述,分析了将矩形截面尖角进行倒圆角处理及截面形状修改法等技术的局限性,表明相对于常见的FRP约束矩形柱,FRP...     

GFRP套管钢筋混凝土短柱轴压力学性能试验研究

为研究GFRP套管钢筋混凝土短柱的轴压力学性能,进行了22个GFRP套管钢筋混凝土短柱和6个无GFRP套管约束的钢筋混凝土短柱对比试验。研究了影响GFRP套管钢筋混凝土组合短柱轴压力学性能的主要因素,包括GFRP套管不同的受力方式、混凝土强度、纵筋配筋率等。试验结果表明:由于GFRP套管的约束,提高了核心混凝土的强度,增大了核心混凝土的变形能力;GFRP套管在不同的受力方式下,组合短柱的轴压承载力和变形基本相同;GFRP套管内配置纵筋可提高GFRP套管混凝土短柱的轴压承载力,适当提高纵筋配筋率可改善短柱的延性。根据试验结果及现有FRP管约束混凝土轴心抗压强度计算公式,建议了GFRP套管钢筋混凝土短柱承载力计算公式,计算结果与试验结果基本吻合。     

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。     

钢管混凝土复合短柱轴压性能试验研究

钢管混凝土复合柱由钢管混凝土柱肢和钢筋混凝土联接板组成。以柱肢钢管壁厚和联接板厚度为试验参数,对7个复合短柱试件进行轴压性能试验研究,同时进行了与复合柱试件组成相对应的4个钢管混凝土柱构件和3个钢筋混凝土板构件的轴压试验。研究复合短柱在轴压荷载作用下的破坏模式和荷载 位移曲线,对比分析试件与对应构件的荷载 应变曲线,研究柱肢钢管壁厚和联接板厚度对复合短柱轴压承载力的影响。试验结果表明：轴压复合短柱受力全过程分为弹性阶段、弹塑性阶段和塑性发展阶段;轴压复合短柱的破坏特征为钢筋混凝土联接板混凝土压碎,此时钢管混凝土柱肢的受力状态与对应的钢管混凝土构件的受力状态不同,钢管混凝土柱肢并没有充分发挥其自身的承载能力;在复合短柱的轴压承载力计算中应引入柱肢承载力折减系数,该系数与柱肢套箍系数相关;通过对现有的钢管混凝土轴压短柱的试验数据进行回归分析,拟合得到柱肢承载力折减系数的经验计算公式;按照建议方法计算得到的复合短柱的轴压承载力与试验结果吻合良好。     

FRP网格约束混凝土圆柱的抗震性能

对纤维增强聚合物(FRP)网格约束混凝土圆柱进行了轴压荷载试验;给出了FRP网格侧向约束强度和侧向约束刚度计算公式及FRP网格约束混凝土圆柱的应力-应变关系模型确定方法.在此基础上,进一步完成了FRP网格加固钢筋混凝土圆柱在低周反复荷载作用下的试验,重点探讨了FRP网格加固用量及FRP网格中纵筋是否锚入柱底座对试件承载力和变形能力的影响.结果表明,FRP网格约束后混凝土圆柱的强度和延性有明显提高,约束后的应力-应变关系曲线有无软化段主要与FRP约束量有关,FRP网格加固能明显提高钢筋混凝土结构的承载力和延性等抗震性能.     

FRP加固SRHC梁界限破坏时抗弯承载力计算

提出FRP(纤维增强复合材料)加固SRHC(钢骨高强混凝土)受弯构件的概念,解决FRP加固后SRHC柱的破坏机理、受力性能问题,提出其界限破坏时的简化抗弯承载力计算公式。在以往FRP加固RC(钢筋混凝土)梁力学性能分析结果的基础上,采用新的叠加方法对FRP加固SRHC梁的受力过程、破坏特征、受力特点进行研究。根据中和轴与钢骨的截面位置不同,建立了相应的抗弯承载力计算方法,并提出了界限破坏时的受压区高度。将受压区高度与钢骨上翼缘至混凝土受压边缘的距离进行比较,以此来确定FRP加固后梁在界限破坏时的不同抗弯承载力的适用公式,给实际应用带来方便。     

纤维复合材料布加固混凝土梁受剪性能的试验研究

本文介绍了8根GFRP布、1根CFRP布加固混凝土梁以及1根未加固对比梁的受剪试验,研究了FRP布受剪加固形式、加固量、剪跨比、FRP材料类型等对受剪性能的影响,着重研究了U型FRP布受剪加固的剥离破坏性能和承载力。根据FRP布应变的试验实测结果,分析了剥离破坏时FRP布的有效发挥程度及其对受剪承载力的贡献,提出了U形FRP布受剪加固混凝土梁剥离承载力的计算公式。     

轴心受压双钢管混凝土短柱正截面受压承载力理论分析及试验研究

研究了由同心设置的内、外圆钢管构成的轴心受压双钢管混凝土短柱正截面受压承载力,分析了单钢管混凝土柱与双钢管混凝土柱的受力机理,并根据纤维模型法原理,采用适用于钢管混凝土受力特性的钢材与混凝土材料本构关系,给出了轴心受压双钢管混凝土短柱的荷载-位移全过程数值分析和正截面承载力计算公式。进行了5个双钢管混凝土短柱的轴心受压试验,验证理论分析的正确性。理论分析与试验研究表明:轴心受压双钢管混凝土短柱与单钢管混凝土柱的受力全过程都可以分为弹性阶段、弹塑性阶段和破坏阶段。双钢管混凝土短柱的破坏形态为腰鼓形,其外层混凝土的工作性能与单钢管中的混凝土大致相同,但内钢管中的内层混凝土受到的约束效应较大,且不是内、外钢管对它的约束效应的叠加,因此对内层混凝土约束效应的确定是计算承载力的关键。通过与相同含钢率的轴心受压单钢管混凝土短柱受力过程的对比得出:双钢管混凝土柱的承载力明显高于单钢管混凝土柱,且具有非常好的延性和整体     

碳纤维布-梁端加腋组合方法抗震加固混凝土框架节点研究

为进一步提高碳纤维布加固方法对于混凝土框架节点抗震性能的改善效果,在碳纤维布加固体系中引入了素混凝土梁端加腋,构成碳纤维布-梁端加腋组合加固方法。根据3个混凝土框架节点的低周反复加载试验,从破坏模式、延性性能、承载力、滞回性能以及强度和刚度退化等方面验证了该方法的加固效果。并在试验的基础上,提出了碳纤维布-梁端加腋组合加固节点核心区的受力分析模型及相应的抗剪设计公式。     

Strengthening fire-damaged concrete by confinement with fibre-reinforced polymer wraps

Extensive research has shown that fibre-reinforced polymer (FRP) wraps are very effective for strengthening concrete columns for increased axial and flexural load and deformation capacity, and this technique is now widely used around the world. The study reported in this paper extends the FRP confinement technique to strengthening fire-damaged circular concrete columns. An experimental programme was undertaken to study the compressive strength and stress-strain behaviour of both unconfined and FRP-confined plain concrete cylinders after being heated to various elevated temperatures for up to four hours and cooled to room temperature. The results show that FRP confinement is highly effective for enhancing the load-carrying capacity of even severely fire-damaged concrete columns. The results also yield insights into the mechanics of FRP confinement of concretes of similar composition but with varying compressive strengths. A modified version of a pre-existing confinement model is proposed for use in designing FRP strengthening schemes for fire-damaged concrete columns.     

Strengthening of one-way spanning RC slabs with cutouts using FRP composites

This paper reports the results of tests on fibre reinforced polymer (FRP) strengthened one-way spanning reinforced concrete (RC) slabs with central cutouts. Four wide slabs with cutouts were tested in addition to two narrow slabs without cutouts. Different positions of applied line loads for the slabs with cutouts resulted in different slab bending action and hence different FRP behaviour for the strengthened slabs. All FRP-strengthened slabs achieved a higher load-carrying capacity than their unstrengthened control counterparts. In addition, all strengthened slabs failed by debonding initiating at intermediate cracks (IC debonding) and in the case of the slabs with cutouts, the critical cracks were diagonal and originated from the corners of the cutout. The ability of the FRP to redistribute stresses around the cutout, the failure mechanisms, as well as pre- and post-debonding behaviour of the strengthened slabs was therefore assessed for different load application positions. Strains on the FRP, concrete and internal steel reinforcement, as well as deflections at different positions on the slab surfaces are also reported. An analytical model, which is based on the ultimate moment of resistance about critical crack lines, is also reported and it its predictions are found to correlate well with the experimental results. The analytical model is able to capture the different slab bending actions in addition to the debonding failure of the strengthened slabs.