FRP加固钢筋混凝土圆柱侧向变形能力研究

结构变形能力定量计算是基于性能的抗震设计的重要内容,能确保结构满足不同的性能目标要求。研究纤维增强复合材料（FRP）加固钢筋混凝土（RC）圆柱侧向变形能力计算方法。通过数值分析对FRP加固RC圆柱截面弯矩-曲率关系进行计算,计算结果显示截面极限曲率明显小于试验实测值,两者差异程度受轴压比控制。根据计算结果和试验结果,提出了极限曲率修正计算方法。在此基础上运用等效塑性铰方法对加固柱侧向变形能力进行计算,计算结果与试验结果在FRP用量较小时符合很好,在FRP用量较大时计算结果偏大。对影响FRP加固RC圆柱侧向变形能力的主要参数进行讨论。     

长细比对钢筋混凝土长柱受力性能的影响

通过对２４根钢筋混凝土正方形截面长柱的试验研究，表明长细比是影响钢筋混凝土长柱受力和变形性能的重要因素．随着长细比的增加，构件的极限承载力明显降低，大偏压构件的屈服荷载与其极限荷载的比值增加，混凝土的极限压应变值则明显降低．     

WRC-T钢管混凝土短柱轴心受压力学性能

目的 了解WRC-T钢管混凝土柱的破坏形态、受力和变形性能,考察约束效应系数、长细比、肢长腹比等参数的影响,探讨极限承载力计算方法 .方法 设计制作20个WRC-T钢管混凝土短柱试件,通过轴心受压试验,实测试件的荷载-变形曲线和极限承载力,分析各参数对短柱轴心受压力学性能的影响,参考国内外相关规范条文,通过试验数据回归分析,提出WRC-T钢管混凝土短柱轴心抗压极限承载力的计算模型.结果 试件呈剪切型或局部凸曲型破坏,提高约束效应系数可以明显提高试件的极限承载力和后期承载能力.结论 WRC-T钢管混凝土短柱的两个组成部分能很好地协同工作,力学性能较好;极限承载力公式计算结果 与试验值符合较好;计算公式可供工程设计参考.     

CFRP布NSM加固砼梁的抗弯性能试验研究

对3根对比梁和8根加固梁进行了试验研究.结果表明,CFRP布NSM加固能有效提高混凝土梁的抗弯承载力.根据混凝土构件中各种材料的应力-应变关系及变形协调原理,提出了考虑二次受力时FRP材料嵌入式加固混凝土构件正截面抗弯极限承载力的计算方法.另外,不同初始弯矩作用下,加固梁的极限承载力几乎相同.     

单边连接高强单角钢压杆试验研究和仿真分析

为了研究单边连接高强角钢在输电铁塔中的受力性能,以48根Q460高强角钢为研究对象,对高强角钢双向压弯受力性能进行了静力加载试验研究.研究了压杆不同长细比时高强角钢的破坏模式、承载力、变形性能、截面应变分布等受力状态.试验表明,构件绕连接肢发生弯曲变形,同时伴有绕角钢纵轴的扭转变形,小长细比试件大多为局部屈曲,大长细比试件为整体屈曲.有限元数值模拟了实际试件的受力性能,结果表明:有限元分析的极限承载力结果偏大,美国ASCE规范值偏于保守,试验值处于美国规范值和有限元分析值之间,且靠近于有限元值.在模型试验和仿真试验的基础上,提出了单边连接高强角钢等效长细比公式.因此,试验结果可以为Q460高强角钢设计提供依据.     

条带式FRP约束混凝土方柱的轴压承载力分析

为了研究条带式FRP约束加固混凝土方柱的轴心受压承载性能和工作机理,对3组(12个)FRP约束混凝土方柱试件进行了试验研究和受力机理分析,基于极限平衡法推导出了FRP约束混凝土方柱的承载力计算模型,计算结果与试验值基本一致。揭示了FRP约束混凝土方柱的工作机理,约束区域分为强约束区和弱约束区,借助试验结果和FRP约束刚度回归出了强约束区混凝土的极限抗压强度计算公式,考虑FRP种类、条带间距和宽度给出了FRP约束方柱的极限承载力计算方法。     

不同轴压比条件下Z形截面混凝土柱受剪性能试验研究

通过对不同轴压比条件下的Z形截面混凝土柱进行抗剪承载力试验,研究分析了轴压比对试件抗剪性能的影响.得出如下结论:随着轴压比的增加,Z形截面混凝土柱的变形能力降低、极限抗剪承载力提高.参照试验结果,回归得到Z形截面柱抗剪承载力计算公式,并与矩形截面柱极限承载力进行比较分析,给出了可供实际工程设计使用的Z形截面混凝土柱的抗剪承载力计算建议公式.     

钢筋砼双向受弯约束梁抗剪强度的试验研究

对13根集中荷载作用下钢筋砼矩形截面有腹筋双向受弯约束梁进行了斜截面抗剪试验研究．探讨了其抗剪机理和抗剪性能,分析了4个影响抗剪承载力的主要因素：荷载斜弯角、配箍率、剪跨比及弯矩比,为探讨约束梁抗剪承载力计算提供了理论和试验依据．     

预应力FRP加固混凝土梁的变形性能研究

结合试验结果对预应力FRP加固混凝土梁的变形性能进行了理论研究。推导了考虑预应力损失的截面屈服曲率、极限曲率和相应的屈服弯矩、极限弯矩表达式：计算了试件在不同预应力度、不同FRP补强率、不同纵筋含钢率情况下的截面曲率延性系数μφ,并进行了相关因素分析;简化M-φ曲线为两折线模型。分析结果表明：预应力度、预应力FRP补强率、纵向受拉钢筋配筋率ρ和纵向受压钢筋配筋率ρ’对截面曲率延性都有影响,其中纵向受拉钢筋配筋率ρ和纵向受压钢筋配筋率ρ’对截面曲率延性影响较显著。推导的理论计算公式和试验结果吻合较好。     

截面尺寸对玻璃纤维包裹加固砖柱效果的影响

为研究截面尺寸对玻璃纤维加固砖柱轴压性能的影响,进行了39个（13组）不同截面尺寸的砖砌体柱经玻璃纤维增强材料全长包裹加固后的轴心受压试验,分析了试件截面尺寸、砂浆强度以及黏贴层数等因素对加固后试件极限强度的影响。试验结果表明：这种加固方式能不同程度提高砖柱的极限承载力,极限强度随加固层数线性变化。参照FRP加固混凝土柱的基本原理,建立了FRP加固砖柱的有效约束区与非有效约束区。     

带肋圆形截面钢桥墩的延性性能预测

为了解带肋圆形截面钢桥墩在承受轴向压力和水平往复荷载作用下的无量纲化极限承载力和延性性能,通过与既有试验结果对比,确定所采用的有限元建模方法和修正双曲面钢材本构模型的准确性.针对能有效提高圆形截面钢桥墩延性性能的八根肋形式的钢桥墩模型,研究截面正则径厚比、钢桥墩正则长细比、加劲肋正则长细比和轴压比等参数对钢桥墩延性性能和无量纲化极限承载力的影响,并基于参数化分析结果,拟合预测该类钢桥墩的延性性能和无量纲化极限承载力的计算公式.研究结果表明:修正双曲面本构模型能够较准确预测钢桥墩的力学性能,且随着正则径厚比、钢桥墩正则长细比、加劲肋正则长细比和轴压比的减小,桥墩的无量纲化极限承载力和延性性能得到显著提高.     

长细比对自复位矩形空心桥墩抗震性能影响分析

以探究自复位矩形空心桥墩的抗震性能为目的,在有限元软件ABAQUS的基础上,通过建立自复位矩形空心桥墩对模型进行分析.对模型施加低周往复荷载进行拟静力分析,得到墩顶侧向位移、墩顶侧向力、屈服荷载、屈服位移、极限荷载、极限位移等参数并进行分析,探究了15,17.5,20,22.5,25共5种不同长细比下矩形空心桥墩的抗震性能.结果表明:桥墩的耗能能力受桥墩长细比影响较大,屈服荷载、屈服位移、极限荷载、极限位移等桥墩相关性能也受长细比的影响;长细比不断增大时,桥墩耗能能力不断降低,下降幅度逐渐减小,桥墩的屈服荷载和极限荷载不断降低,桥墩的屈服位移和极限位移不断提高,桥墩的延性也逐渐提高.     

矩形钢管混凝土构件压扭和弯扭受力下的力学性能

为研究矩形截面钢管混凝土构件压扭和弯扭的力学性能,使用ABAQUS有限元分析软件建立构件力学模型,计算20个圆形和方形截面的钢管混凝土构件压扭和弯扭的数据,并将其与实验结果进行比较。利用典型算例分析材料参数、几何参数和加载参数对矩形钢管混凝土构件压扭、弯扭力学性能的影响。结果表明：在材料参数和几何参数条件相同的情况下,轴压比和弯矩比的增加都会使构件极限承载力降低;在几何参数和加载参数条件相同的情况下,钢材强度和截面含钢率的提高可以增加压扭与弯扭构件的极限承载力;在材料参数和加载参数条件相同的情况下,长细比影响压扭构件稳定性,对细长构件极限承载力影响较大。最后,依据相关分析,给出矩形钢管混凝土构件压扭和弯扭极限承载力的简化计算公式。     

圆钢加固钢管混凝土偏压构件弯曲性能提升机制

为探索拱腹焊接圆钢对钢管混凝土偏压构件弯曲性能的提升机制,在ABAQUS软件中建立了圆钢加固钢管混凝土梁数值模型,并采用试验数据验证了模型的合理性。通过分析圆钢加固钢管混凝土偏压构件的弯矩-挠度曲线、弯矩-纵向应变曲线、环向应变曲线、约束指数和中性轴偏移规律,揭示了焊接圆钢对钢管混凝土偏压构件弯曲性能的提升机制。进一步,分析了圆钢直径以及构件长细比对圆钢加固钢管混凝土偏压构件弯曲性能的影响规律。结果表明：焊接圆钢可以降低截面中性轴的位置,增大受压侧钢管环向应变,从而提高了受压区混凝土面积,增强了受压侧钢管对混凝土的约束作用,进一步提升钢管混凝土偏压构件的抗弯承载力和弯曲刚度,并且圆钢直径越大提升幅度越高;圆钢加固钢管混凝土偏压构件的极限弯矩随着轴压比的增加而减小,减小的幅度随着圆钢直径和构件长细比的增加而增大,焊接圆钢提升大长细比偏压构件弯曲性能的效果更好,且对大长细比构件弯曲性能的提升效果随着轴压比的增加而增大。     

斜向粘贴FRP加固砖砌体墙受剪试验

目的研究FRP加固砖砌体墙平面内的抗震受力性能,提出FRP加固砖砌体墙的力学计算模型.方法对5片相同截面不同FRP加固量和不同FRP加固材料的墙片进行平面内低周反复加载对比试验.结果试验研究表明,45°斜向粘贴FRP布加固墙体的荷载(开裂荷载、峰值荷载和极值荷载)较未加固墙体提高1.5%~19.3%,加固墙体的变形能力提高更加显著,提高率为18.2%~250.0%;FRP粘贴于砌体表面不仅可以直接参与墙体受剪作用,更能够通过间接加固作用提高砌体自身抗剪能力,改变剪切破坏类型,提高砌体墙的抗剪承载力.结论采用45°斜向粘贴FRP布加固砖砌体墙能显著提高墙片的抗剪承载力和抗震受力性能,提出了FRP加固砖砌体墙抗剪承载力简化计算方法.     

部分填充钢管混凝土桥墩抗震性能的数值分析

目的 研究钢管径厚比和桥墩柱长细比参数对部分填充圆形钢管混凝土桥墩变形和能量吸收等抗震性能的影响.方法 在确定数值分析与实验数据吻合的基础上,采用AMRC有限元程序,对部分填充圆形钢管混凝土柱7个试件进行非线性数值分析.结果 除了λ=0.15的模型以外,最大承载力基本一致.积累吸收能量随着λ的增大而增加.Rt变化,结构的最大承载力变化不大.积累吸收能量随着Rt的增大而增加.结论 钢管径厚比和桥墩柱长细比对部分填充圆形钢管混凝土柱的变形和能量吸收的影响较小,但是填充混凝土高度对钢管局部变形发展位置影响较大.     

开口冷弯厚壁型钢组合截面轴压构件抗震性能研究

为研究开口冷弯厚壁型钢组合截面构件在轴向滞回荷载作用下的抗震性能,选取了3根由壁厚t=3 mm、8 mm冷弯单槽钢组合而成的工字形组合截面构件,对其进行轴向滞回加载试验.分析不同试验现象及破坏模式,初步讨论了长细比、宽厚比对构件抗震性能影响,并与单截构件性能对比.在与试验结果对比吻合度较好的基础上,建立精确的ANSYS有限元模型,选取不同腹板宽厚比(h/t=20～50)、不同长细比(λ_y=30～90)的构件进行参数化分析.研究结果表明：组合截面构件延性较单截面构件要好,失稳破坏延后;宽厚比、长细比是影响冷弯型钢抗震性能的两个主要因素,宽厚比(h/t)越大抗震性能越差,长细比(λ_y)越大抗震性能同样也越差,设计时应尽量避免选择长细比和宽厚比均较大的构件.     

矩形截面无腹筋双向受弯约束梁抗剪性能的试验研究

对１２根在集中荷载作用下的矩形截面无胜利艋双向受弯约束梁进行了斜斋抗剪试验研究,探讨了其抗剪机理和抗剪性能,着重分析了４个影响抗剪承载力的主要因素：荷载斜弯角、剪跨比,弯矩比,纵筋配筋率,为探讨抗剪承载力的计算提供了理论和试验依据。     

四种FRP管约束UHPC轴压特性的试验研究

为研究纤维增强聚合物(fiber reinforced polymer,FRP)管约束超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)的轴压特性,分别对4个未约束和36个约束圆柱体试件进行了轴压试验,测定了应力-应变全曲线,获得了强度和极限应变值.试验结果发现:FRP约束UHPC可明显提高其强度和变形能力,纤维布层数愈多、强度越高,改善效果愈明显;轴压应力-应变曲线为双线性;在相近的约束比下,FRP管约束刚度越小,约束试件的极限应变值越大;已有的强度和极限应变的模型预测值均高于实测值,极限应变预测值偏离试验值更大.本文回归得到了FRP管UHPC的强度和极限应变预测公式预测精度较高.     

矩形钢管高强混凝土压弯构件的实验研究

为了分析长细比、偏心率及含钢率对矩形钢管高强混凝土压弯构件力学性能的影响,进行了8根矩形截面钢管高强混凝土单向偏压构件的试验研究。结果表明：构件承载力随长细比和偏心率的增如逐渐降低;提高构件的含钢率可以减小跨中挠度;当构件含钢率低于8％时,达到极限承载力之前将发生局部失稳,试验结果同设计规程ECA、LRFD、AIJ计算结果的对比表明,规程LRFD和AIJ的计算结果偏于保守,规程ECA的计算结果和试验结果较为接近。