FRP约束混凝土柱轴心受压应力-应变模型

FRP约束混凝土的应力-应变曲线模型是土木工程的一个重要课题。结合第1段斜率、转折点坐标、第3段斜率等数学特征分析了应力-应变曲线的发展过程,指出理想模型需满足的条件,并指出传统模型的不足。提出了一个复合指数-直线模型,该模型对强化型和软化型曲线都适用,满足理想模型条件,克服了传统模型的缺陷。给出了模型参数的求解思路。对比分析表明新模型拟合结果与实测数据吻合良好,具有广泛的适用性。     

轴心受压FRP约束圆形混凝土柱应力-应变模型

外包纤维复合材料(FRP)可以有效的提高混凝土柱的承载力和延性.本文系统总结了现有的几种FRP约束混凝土柱应力-应变模型,通过对已有大量试验研究结果的分析,指出FRP约束圆形混凝土柱的性能主要取决于FRP对混凝土柱的约束效果,引入约束效应系数ξ.并以约束效应系数ξ为主要参数,提出了FRP约束圆形混凝土柱三阶段应力-应变模型.该模型能较好的反映FRP约束混凝土柱应力-应变关系的特点,模型计算结果与试验数据吻合较好.     

约束混凝土受压应力-应变曲线统一方程

为改善已有约束混凝土本构关系模型的局限性,收集了混凝土强度为19.6～158 MPa,体积配箍率为0.5％ ～7.27％,箍筋屈服强度为296～1318 MPa,纵筋配筋率为0％ ～5.87％的约束混凝土轴压试验数据,建立数据库.分析了7个关键参数对约束混凝土强度增强系数(Kc=fcc/fc)和变形增强系数(Kε=εc...     

HFRP约束混凝土圆柱应力-应变关系

试验研究了碳纤维布、芳纶纤维布、玻璃纤维布和玄武岩纤维布层间混杂约束混凝土圆柱体的应力-应变关系.结果表明,混杂纤维增强聚合物(hybrid fiber reinforced polymer,HFRP)可明显提高圆柱体的强度,尤其能显著改善其延性.对试验结果与国内外大量研究成果进行对比分析,建立了HFRP约束混凝土圆柱体的应力-应变曲线模型.该模型使用轴向、横向和体积应变来衡量约束混凝土的内部损伤,以体现HFRP变约束力对被约束混凝土微观损伤的影响,使模型简化且具有明确的物理含义;该模型采用了更能真实体现约束效应的割线模量,并引入了依赖于混凝土本身特性的割线模量软化系数进行计算.与试验曲线的比较表明,该理论模型与试验曲线吻合良好.     

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。     

CFRP约束高强混凝土方柱应力-应变关系分析模型

目的研究CFRP（碳纤维增强塑料）约束高强混凝土构件的性能及基本受力特点，建立其应力-应变关系模型．方法通过不同加固形式的9组试件。对碳纤维布约束高强混凝土方柱的应力-应变关系进行了试验研究。考虑了碳纤维布用量、粘贴方式、纤维布条带间距等因素对约束效果的影响．结果给出了碳纤维布约束高强混凝土方柱峰值应力和峰值应变的计算公式及其应力-应变关系模型．结论不论是纤维布条带包裹，还是纤维布完全包裹的试件，加固后高强混凝土柱体的抗压强度都有一定的提高；其中纤维布用量增大时，抗压强度增强；全包试件比条带式包裹承载力增强效果显著．加固后试件的应力-应变曲线的下降段趋于平缓，延性有所提高．但破坏时仍具有较大的脆性．     

FRP约束圆形和矩形截面混凝土柱应力-应变关系统一计算模型

将FRP约束混凝土柱应力-应变关系曲线以转折点为界分为两段.根据曲线的边界条件分别确定这两段曲线模型的计算公式,通过对FRP约束混凝土在平面应变条件下的力学分析,并考虑截面有效约束的影响,推导出转折点应力、应变的计算公式,通过对已有模型的分析比较和对试验数据的回归分析得出极限应力模型,根据能量平衡推导出极限应变的计算表达式,最终得到FRP约束圆形和矩形截面混凝土柱应力-应变关系统一计算模型.计算结果与试验数据的对比表明,根据本文模型计算的曲线与试验所得曲线吻合较好.     

环向预应力FRP约束混凝土圆柱应力应变关系

环向预应力FRP能够对核心混凝土提供主动约束,避免FRP的应力滞后问题,增强约束效果。在设计时若采用非预应力FRP约束混凝土的计算模型和应力应变关系模型,将会造成很大的误差。引入与环向预应力大小有关的初始约束应力和有效约束应力,并依据已有的试验数据和有限元模拟,提出了环向预应力FRP约束混凝土圆柱的峰值应力和峰值应变、极限应力和极限应变的计算模型;分析了环向预应力FRP约束混凝土圆柱的初始弹模,借鉴已有的FRP约束混凝土的应力-应变关系模型,提出了环向预应力FRP约束混凝土圆柱的三线性应力-应变关系模型,计算结果与试验结果吻合良好。     

混杂纤维增强高强混凝土受压应力-应变关系

利用微机控制电液伺服压力试验机和动态应变仪,对高强混凝土及纤维与混杂纤维增强高强混凝土进行了单轴压缩试验,根据实测的应力-应变曲线特点,计算了不同混凝土的压缩韧度指数,提出了纤维混凝土的受压本构关系方程.试验表明,纤维尤其是混杂纤维的掺入,使高强混凝土具有较高的抗压强度和韧度指数,其破坏点处的韧度指数达到了普通高强混凝...     

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.     

Unified bearing capacity model of confined concrete column subjected to axial compression

To better study the behavior of confined concrete,this paper presents the basic hypothesis of ultimate equilibrium of confined concrete and the unified yield criteria of confining material.Based on the static equilibrium condition and yield criteria of components,a unified bearing capacity model of confined concrete column is proposed,and a simplified calculating equation of the model is also given.The model captures the character of confined concrete column.Effects of the confinement effect ratio,the lateral confinement ratio,unconfined concrete strength and the properties of confining material on the bearing capacity of confined concrete column are carefully considered.The model may be applicable to the calculation of bearing capacity of steel-confined concrete,concrete filled steel tube and FRP-confined concrete.The predictions of the model agree well with test data.     

玻璃纤维聚合物约束混凝土方柱简化分析模型

为了简化纤维聚合物约束混凝土方柱的计算和分析,进行了51根(17组)方柱试验,试验主要考虑了混凝土强度、纤维布粘贴形式、纤维布数量以及纤维布条之间的间距对约束效果的影响,提出了一种两阶段简化分析模型来确定约束混凝土应力应变关系曲线,所得的计算值与试验结果基本吻合,证明了这种简化分析模型的可靠性。     

约束再生混凝土足尺试件受压应力-应变全曲线试验研究

为研究箍筋约束再生混凝土的单轴受压应力-应变全曲线,对9个直径为500mm、高度为1500mm的再生混凝土圆形柱进行试验,采用20000kN伺服液压试验机进行位移控制加载。试验参数主要为纵筋率、箍筋间距与直径、加载应变速率。试验结果表明,箍筋间距、配箍率对试件延性影响较大。当加载应变速率由0.000003/s增大到0.0033/s时,试件的峰值应力增大1.14倍。分析表明,再生混凝土应力-应变全曲线与普通混凝土类似,但下降段较普通混凝土陡峭,脆性更为明显。     

Bearing capacity of concrete filled bidirectional FRP tube subjected to axial compression

External confinement by fiber reinforced polymer (FRP) is an efficient technique to increase the bearing capacity and ductility of concrete. To better study the mechanical behavior of bidirectional FRP confined concrete, the yield criterion of bidirectional FRP is presented based on the static equilibrium condition in this paper, and a model for calculating the bearing capacity of bidirectional FRP confined concrete is established. The model can capture the character of bidirectional FRP confined concrete. Effects of the confinement effect coefficient, the unconfined concrete strength and the material properties of FRP on bearing capacity are analyzed. Results show that each parameter has different effects on the bearing capacity of bidirectional FRP confined concrete.     

碳纤维布约束型钢混凝土矩形柱轴压承载力

为了研究碳纤维布(CFRP)约束型钢混凝土矩形柱的轴压性能,对29个构件进行静力加载试验,考虑配筋率、预载水平、截面圆角半径和高宽比、纤维布加固率和加固方式共6个参数. 结果表明：所有约束柱均以核心区混凝土压碎和纤维布断裂为破坏标志;随着预载水平提高,布的有效拉应变不断减小,柱承载力降低;随着圆角半径增大和高宽比减小,纤维布环向应变更高且分布趋于均匀;随着加固率增加,柱破坏模式由弱约束转成强约束,纤维布加固效率降低;在同等用量布的加固下,当条带宽度和间距减小时,构件承载力增幅增加. 基于各因素对约束应力的影响,确定了区分大尺寸柱强弱约束模式的界限值;采用叠加法建立了多参数的约束型钢柱轴压承载力计算式.     

真实火作用下圆钢管约束钢筋混凝土柱抗火性能

为分析圆钢管约束钢筋混凝土柱在真实火灾下的抗火性能,通过ABAQUS软件建立了有限元分析模型,包括温度场分析模型和耐火极限分析模型,主要考察参数为火灾升温速率、升温时间以及构件荷载比.真实火灾的温度-时间关系采用欧洲规范Eurocode 1 Part 1-2建议的参数火灾模型计算,并选取了ISO-834标准火灾作为对比.分析结果表明:真实火灾的升温速率越快、升温时间越短,构件的截面温度梯度越大;真实火灾作用下,圆钢管约束钢筋混凝土柱不仅可能会在升温过程中发生破坏,也可能会在降温过程中发生破坏;基于等效曝火时间的方法,将计算得到的真实火灾下耐火极限转换为标准火灾下的等效耐火极限,当真实火灾升温速率小于标准火灾速率时,采用标准火灾曲线得到的耐火极限比等效耐火极限小;而当真实火灾升温速率大于标准火灾时,采用标准火灾曲线得到的耐火极限比等效耐火极限大,即按标准火灾下进行的设计偏于不安全,建议按照真实火灾进行抗火设计.     

钢骨混凝土柱轴压比限值的研究

从钢骨混凝土受压柱延性破坏的角度出发,利用平截面假定、平衡条件推导钢骨混凝土柱轴压比限值的计算公式,并同钢筋混凝土的轴压比限值进行比较,提出在不同抗震等级下的钢骨混凝土柱轴压比限值.     

Size effect of confined concrete subjected to axial compression简

In order to investigate the size effect and other effects on the stress-strain relationship of confined concrete, 42 specimens with different sizes and section shapes were placed under axial compression loading. Effects of key parameters such as size of specimens, tie configuration, transverse reinforcement ratio, and concrete cover were studied. The results show that for specimens with the same configuration and the same volumetric ratio of the transverse reinforcement, along with the increasing specimen size, the peak stress, peak strain and deformation of the post-peak show a down trend, however, the volumetric ratio of the transverse reinforcement is lowered, the decreasing of the peak stress is accelerated, but the decreasing of the deformation is slow down. For specimens with the same volumetric ratio but different configurations of transverse reinforcement, though the transverse reinforcement configuration becomes more complicated, the peak stress of the large size specimen does not improve more than that of the small size. However, the deformation occurs before the stress declines to 85% of peak stress, and the improvement with the grid pattern tie configuration is much greater due to size effect.