FRP快速抗屈曲加固轴压钢构件方法的试验研究

该文提出了采用纤维增强复合材料(FRP)快速加固钢构件的概念和方法,通过3 个试件的初步试验验证了这种加固方法的有效性,再对14 根试件的轴心受压试验,研究了2 种长细比、2 种约束形式(FRP 套管内填砂浆和竹篾包裹外缠FRP)、2 种填充物(砂浆和竹篾)以及不同的杆端连接(端部平板承压和单边螺栓连接)对钢构件受压性能和加固效果的影响,通过计算结果与试验结果的对比,分析了加固效果。研究表明:采用该文建议的FRP快速加固轴压钢构件方法,可有效地避免构件出现整体屈曲破坏,改变了试件的最终破坏模式,显著提高构件承载力。试验中加固后承载力最高提高为原钢构件的2.86 倍,且趋于延性破坏。以上结果表明,该文建议的加固方法是一种有效的快速加固方法。     

弯曲与直锚GFRP复合材料抗浮锚杆锚固特性试验研究

玻璃纤维增强聚合物（GFRP）复合材料因其抗拉强度高、耐腐蚀、抗电磁干扰等优点,被越来越多地应用于建（构）筑物地抗浮工程中,但弯折后的力学性能研究较少。为研究弯曲GFRP复合材料抗浮锚杆的力学特性,本文基于8根表面黏砂型GFRP复合材料抗浮锚杆和8根螺纹钢筋抗浮锚杆的现场足尺拉拔破坏性试验,研究了直锚、弯曲GFRP复合材料抗浮锚杆在混凝土底板中的锚固特性。试验结果表明:弯曲处理不利于提高GFRP复合材料抗浮锚杆极限承载力,且弯折长度越长,极限承载力降低幅度越大,但可以有效限制锚杆在底板中的位移,且弯折长度越长,位移限制效果越明显。增加锚固长度可以提高抗浮锚杆的极限承载力且有效限制其位移。通过引入抗浮锚杆弯曲处理影响系数讨论了弯曲处理对GFRP复合材料抗浮锚杆锚固特性的影响,并提出了需进一步研究的问题。      

基于套管屈曲约束的拉挤型GFRP管轴压性能

为解决复合材料空间桁架结构部分关键压杆失稳引发的连续性倒塌问题,提出了一种由不锈钢套管及螺栓连接系组成的玻璃纤维增强树脂复合材料(GFRP)管整体失稳套管屈曲约束装置。为分析该套管屈曲约束装置对拉挤型GFRP管轴压性能的影响,对3个GFRP管试件和4个套管屈曲约束GFRP管试件进行了轴压试验,观察了试件的受力过程和破坏形态,获得了荷载-位移曲线和荷载-应变曲线,对比研究了两者的极限承载力和破坏模式,同时利用有限元模型分析了不同内核长细比、内核与套管间隙及套管壁厚对GFRP管轴压性能的影响。结果表明:该套管屈曲约束装置能有效约束GFRP管整体失稳变形,其极限承载力和延性均得到提升,并使GFRP管从失稳破坏向材料强度破坏发展;内核长细比越大,套管屈曲约束GFRP管极限承载力相比于内核失稳临界荷载的相对提升幅值越高,约束效果越好;内核与套管间隙越大,GFRP管延性越好,但其极限承载力会降低;套管壁厚过薄会降低GFRP管极限承载力,过厚则约束效果不明显。      

GFRP复合材料与砖界面粘结性能的数值模拟

纤维复合材料(Fiber Reinforced Polymer,FRP)加固砌体结构剥离破坏是一种常见的破坏形式。对玻璃纤维复合材料(GFRP)和砖粘结界面进行数值模拟,用Solid65单元和Shell41单元分别模拟砖和GFRP,采用接触单元的方法,用"接触对"将砖实体单元和GFRP单元连接在一起,研究粘结界面的应力、应变分布特点和破坏过程。分析结果表明用有限元模拟分析粘结界面应力状态具有一定的可行性。     

CFRP加固砌体结构的试验研究

采用两种不同的加固方案,对四片砌体墙进行了试验研究,介绍了试验中对构件的加载控制过程,分析了用CFRP加固后砌体结构在水平低周反复荷载作用下的延性和水平承载能力,并对各种方案的试验结果及试验现象进行了分析研究,比较了不同的加固方案对砌体的抗剪承载力、抗震性能、延性等各方面的影响程度,根据试验结果提出了简易计算公式,计算值与试验数据吻合较好。理论与试验证明,采用CFRP加固后,砌体结构具有良好的抗震性能。因而,CFRP加固砌体结构的方法,不失为一种比较有效可行的方法。     

局部锈蚀圆钢管构件轴压力学性能正交试验研究

该文共设计和制作了18根圆钢管混凝土短柱,通过机械加工结合通电加速腐蚀的方法模拟局部腐蚀缺陷,开展了局部腐蚀缺陷深度、缺陷大小及缺陷位置对钢管混凝土柱轴压性能影响的试验研究。试验结果表明：在该文设计的腐蚀参数范围内,当腐蚀深度比超过45%时, CFST柱的承载力随腐蚀深度的加深急剧下降,腐蚀缺陷深度对CFST柱的承载力影响显著;当腐蚀深度比小于45%时,局部缺陷的环向和轴向尺寸变化对CFST柱承载力影响不大;局部腐蚀越接近柱中,试件的轴压承载力越低。基于试验结果和理论分析,提出了局部腐蚀缺陷钢管混凝土柱的轴压承载力计算模型。通过与收集的100根无缺陷和局部缺陷钢管混凝土柱试验结果对比,验证了所提模型具有较好的计算精度。     

外包GFRP板钢筋混凝土梁的抗剪性能研究

该文提出了一种新型的GFRP-钢筋混凝土高耐久性梁,即普通钢筋混凝土梁外包GFRP 板,其中的GFRP板既为防腐保护,又可兼作模板和受力筋。通过对外包GFRP 板钢筋混凝土梁及其普通钢筋混凝土对比梁进行加载试验,研究其受力特点和破坏模式。试验结果表明:和普通钢筋混凝土梁相比,外包GFRP 板钢筋混凝土梁的抗剪承载力有较大幅度提高。对外包GFRP 板钢筋混凝土试验梁的抗剪承载力进行了分析,计算值与试验值吻合较好。     

CFRP圆钢管混凝土中长柱轴压承载力研究

该文在钢管混凝土柱研究的基础上,进一步探究碳纤维布(CFRP)对圆钢管混凝土中长柱轴压承载力极限的影响.制作10根不同CFRP圆钢管混凝土中长柱进行轴压试验,探讨CFRP圆钢管混凝土中长柱的受力过程、破坏形态和轴压极限承载力,分析CFRP层数、混凝土强度、钢管壁厚与长细比对其极限承载力的影响,为CFRP圆钢管混凝土中长...     

复合材料圆柱壳的轴压屈曲失效试验

为了研究高径比大于1的复合材料圆柱壳的轴压屈曲性能及其失效模式,对2组单向纤维圆柱壳和3组外侧环裹环向纤维圆柱壳进行了轴压试验,观察了试件的受力过程和破坏形态,获得了荷载-位移曲线和荷载-应变曲线,利用有限元模型分析了单向纤维圆柱壳两种屈曲形式的破坏机制,对比分析了两种铺层试件的轴压性能。结果表明:单向纤维复合材料圆柱壳出现先纵向劈裂后板壳屈曲和先柱壳屈曲后纵向劈裂的两种破坏模式;外侧环向纤维可改善圆柱壳的轴压性能,屈曲发展有一定的阶段性并表现出延性特征,破坏形式和承载力均较为稳定。     

CFRP加固含腐蚀缺陷圆钢管混凝土短柱轴压承载力试验研究

对不含腐蚀圆钢管混凝土(T4.5-CFST)短柱、含腐蚀缺陷圆钢管混凝土(C-CCFST)短柱以及碳纤维增强复合材料(CFRP)加固含腐蚀缺陷圆钢管混凝土(CFRP-C-CCFST)短柱的轴压承载力进行了试验研究。用材料去除的方式模拟腐蚀缺陷。共完成19个试件的轴压承载力试验,包括:T4.5-CFST短柱1个、C-CCFST短柱8个以及CFRP-C-CCFST短柱10个。试验结果表明:在试验参数范围内,相对于T4.5-CFST试件,C-CCFST试件极限承载力下降范围为3.0%~22.9%;相对于C-CCFST试件,CFRP-C-CCFST试件极限承载力提升范围为26.8%~49.8%。相比C-CCFST试件,由于外部CFRP的约束作用,CFRP-C-CCFST试件具有更大的轴压刚度和极限承载力,极限承载力均高于T4.5-CFST试件,表明CFRP加固试件具有更好的力学性能。CFRP加固能够有效地抑制腐蚀缺陷区域钢管的局部屈曲。此外,进一步对CFRP加固含腐蚀缺陷圆钢管混凝土短柱极限承载力进行了理论研究,并采用试验结果验证其准确性。     

潮汐区GFRP筋珊瑚海洋混凝土柱轴压性能试验及承载力计算

为解决海洋工程中钢筋耐久性不足以及海上建筑材料短缺问题,提出了一种新型玻璃纤维增强树脂复合材料(GFRP)筋珊瑚海洋混凝土柱.对28个海洋潮汐区混凝土柱试件进行轴压静力加载试验,观察了受力破坏过程,获取了荷载-位移全过程曲线和特征点应力应变数据,分析了试件的受压破损机制及各参数对轴压力学性能的影响规律,并探讨了潮汐区该...     

轴压作用下CFRP加固圆钢管混凝土短柱的承载力分析

对碳纤维增强复合材料（CFRP）加固圆钢管混凝土（C-CFST）短柱的轴向承载力进行了理论研究。基于连续介质力学,考虑钢管与混凝土处于三向应力状态,CFRP处于环向受拉的应力状态,建立了CFRP-圆钢管混凝土（C-CFRP-CFST）短柱的理论分析模型。通过理论推导,得到了轴压作用下C-CFRP-CFST短柱的屈服承载力及极限承载力的理论计算公式,并将理论解与已有试验值做比对,证明了理论公式预测的精度。最后采用提出的理论公式对C-CFRP-CFST短柱的轴向承载性能进行了参数分析。研究表明：提高钢管屈服强度及混凝土立方抗压强度或减小钢管径厚比D_s/t_s,都会提高C-CFRP-CFST短柱的极限承载力及屈服承载力;增加CFRP层数和CFRP环向抗拉强度也会提高极限承载力,但CFRP层数对屈服承载力影响较小,CFRP的抗拉强度对屈服承载力没有影响。     

BTRC加固砖墙平面内抗剪力学性能及其增强机理研究

为研究玄武岩纤维编织网增强混凝土(BTRC, basalt textile reinforced concrete)加固砖墙的抗剪性能及其增强机理,对BTRC加固砖墙进行了对角剪切试验研究,考察了单双侧加固、纤维编织网层数以及砌筑砂浆强度对抗剪性能提升效果的影响。试验结果表明：BTRC与砖墙协同工作良好,墙体的抗剪强度、刚度及变形能力显著提高;相同纤维编织网层数下,双侧加固优于单侧;随着纤维编织网层数的增加,双侧加固效果逐渐提升,而单侧加固效果无明显变化;对于低强度砂浆砌筑的墙体,BTRC亦可将墙体的灰缝滑移破坏模式转变为具有多缝开裂特征的对角拉伸破坏,加固效果显著。结合试验结果分析了BTRC加固砖墙受剪破坏过程的受力特征,提出了约束增强机理。基于试验结果和增强机理对BTRC加固砖墙的抗剪承载力计算方法进行了研究。     

空间结构压杆的套管加固失效模式试验研究

空间结构压杆失稳是结构失效的重要原因之一。利用套管加固空间结构压杆以抑制压杆屈曲,增加构件的极限承载能力和延性。通过对不同壁厚、套管与内压杆间隙和内压杆外伸段长度的12根试件进行轴压试验,得到加固前后试件的极限承载能力、破坏模式和延性变化。加固后试件的极限承载能力最大提高了147%,且外套管壁厚越大,内压杆外伸段越短,承载力越高;内压杆与外套管间隙越大,承载力略有下降。加固试验中构件的破坏模式由加固前的整体屈曲失稳变化为加固后的整体失稳、内压杆端部外伸段失稳和两种耦合失稳,且壁厚越小,易发生整体失稳,外伸段越长,易发生内压杆端部失稳,间隙对失稳形态影响不明显。此外,加固后试件延性均大于未经加固内压杆,经过合理设计延性指标能够增加一倍以上。     

钢筋混凝土柱构件TN胶粘钢加固方法的试验研究

本文对１４根采用ＴＮ胶粘钢加固的混凝土柱进行加载试验，观测了试件的破坏形态及裂缝开展情况，得出了承载力，钢筋应变，混凝土应变，角型钢（钢板）应变等数据；并对试件的破坏特点，加固角型钢（钢板）及缀板对承载力的贡献等试验结果了若干讨论，试验结果表明，采用ＴＮ胶粘钢加固的混凝土的承载力有较大的提高。     

纤维编织网增强混凝土侧面加固偏压短柱试验研究

纤维编织网增强混凝土具有耐腐蚀、耐高温、限裂效果好、施工便捷、几乎不增加结构尺寸等突出性能而逐渐成为近期研究的热点。开展TRC侧面加固偏压短柱试验, 探讨偏心距、前期受力历史和纤维编织网用量对加固效果的影响。试验结果表明：TRC侧面加固方法适合于大偏心受压结构, 偏心距越大, 增强效果越明显;结构前期受力历史对加固效果影响非常明显, 随着前期历史载荷的增大, 加固效果明显减弱;提高纤维编织网用量在一定程度上可以增强加固效果, 但增强幅度随用量的增加呈现出减弱趋势。在室内试验与相关研究成果的基础上, 提出了纤维编织增强混凝土侧面加固偏压短柱极限承载力计算方法, 计算值与试验值吻合较好。     

全GFRP筋混凝土电缆排管的抗剪承载力

对全玻璃纤维增强聚合物复合材料（GFRP）筋混凝土电缆排管的抗剪性能进行了研究。在比较分析各国规范基础上,提出了GFRP筋混凝土电缆排管的抗剪设计计算方法。通过小尺寸和足尺GFRP筋混凝土电缆排管试件抗剪试验,得到了裂缝开展模式、截面应变分布规律及荷载挠度曲线,揭示了其破坏机制。试验结果表明,抗剪承载力均随面积配箍率和纵筋配筋率增加而增加。配箍率过小时,箍筋作用可忽略。纵筋配筋率较小时,构件仍具有较高的抗剪承载力。所提出的建议公式能满足电缆排管设计中安全性和经济性的要求。     

外包角钢与碳纤维布复合加固钢筋混凝土柱抗剪承载力计算方法

对7根外包角钢与碳纤维布复合加固混凝土柱进行了抗剪试验研究,分析了复合加固柱在低周反复荷载作用下的抗剪性能,并对影响复合加固柱抗剪性能的因素进行了分析。试验结果表明:碳纤维布与角钢体系能很好地约束混凝土的横向变形,从而显著地提高了柱的斜截面承载力及延性,且较单种材料加固柱具有更优的受力性能。在试验研究的基础上,对复合加固柱的抗剪机理进行分析,提出了其抗剪承载力计算公式,其计算结果与试验结果吻合较好,可为工程应用提供参考。     

一种四角钢组合约束型防屈曲支撑的外围约束比取值研究

与传统的外围整体式防屈曲支撑相比,装配式组合防屈曲支撑由于具有独特的构造特点,故其设计理论更具复杂性。该文针对一种四角钢组合约束型防屈曲支撑,基于对其内核构件与外围约束构件之间相互作用机制的深入认识,提出了其稳定性设计方法。首先,针对这种四角钢组合约束型防屈曲支撑,基于连续连杆法提出了一种外围约束刚度的简化计算方法。然后,在构件发生单向变形的假定条件下,通过对外围约束构件受力状态的分析,推导出其约束比设计计算公式。在此基础上,再考虑构件发生双向变形的情况,考虑次弯曲方向变形对外围约束构件受力所带来的影响,进一步补充完善了约束比设计计算理论。通过该文提出的约束比限值进行此类装配式组合防屈曲支撑的设计,可保证外围约束构件的整体稳定性与局部稳定性均能满足要求。     

内置角钢改进夹心节点抗震性能研究与抗剪承载力计算

梁柱采用不同强度混凝土的节点核心区通常采用同柱等强的高强度混凝土浇筑（传统节点）,而采用同梁等强的低强度混凝土浇筑（夹心节点）可简化施工过程,但同时降低了节点的抗震性能。为研究内置角钢改进夹心节点的可行性,通过一个空间夹心节点和一个内置角钢空间夹心节点试件进行双向等幅低周往复试验研究,对比分析了破坏模式、延性、耗能、刚度、应变和抗剪承载力等方面的差异。结果表明：采取改进和不采取改进措施节点破坏模式均以梁端屈服后的节点破坏为主,但采取改进措施的试件延性和抗剪承载力明显提高,耗能能力、刚度退化和变形能力有一定改善,表明改进措施改善了节点的抗震性能。最后在此基础上,给出了与该文和其他文献试验结果吻合较好的采取或者不采取改进措施夹心节点抗剪承载力计算公式。