CFRP加固含凹痕缺陷的T形管节点静力性能研究

通过对现有的碳纤维复合材料(CFRP)加固T形管节点试验进行有限元模拟,并得到试验验证之后,将该种建模方法用于CFRP加固含凹痕缺陷的T形管节点研究,考察了CFRP对含凹痕缺陷的T形管节点加固以及修复的有效性。采用ABAQUS软件研究了含凹痕缺陷T形管节点在未经CFRP加固和采用CFRP加固后两种情况下的静力性能差异。研究结果表明:由于凹痕的出现,T形管节点的刚度和极限承载力均会产生下降,且不同尺寸的凹痕对管节点的刚度和承载力的影响不相同,凹痕的范围越大、深度越深,节点的刚度和极限承载力下降越明显。分别采用缠绕5层和10层的CFRP对含凹痕缺陷的T形管节点进行加固时,其极限承载力分别提高了16.3%和26.8%。采用CFRP加固后T形管节点的极限承载力可高于不含凹痕缺陷的未加固管节点的承载力,说明CFRP对于加固含凹痕T形管节点是有效的。     

垫板加强N形圆钢管相贯节点静力性能试验研究

为研究加强垫板对承受支管轴力和主管轴力的N形圆钢管相贯节点静力性能的影响,对未加强节点和垫板加强节点试件进行了试验研究,并运用有限元方法对试验节点进行了非线性分析。比较试验与有限元分析得到的极限承载力结果和破坏模式,发现二者吻合较好。改变垫板各几何参数,对加强节点进行有限元分析。结果表明,加强垫板可以降低节点应力集中系数、减小局部变形、提高节点极限承载力;增大垫板长度和弧度对节点极限承载力的影响很小,而增大垫板厚度可有效提高节点极限承载力,但当垫板厚度增大到一定值时,再增加垫板厚度对节点极限承载力提高无益而对结构整体受力不利。     

GFRP管夹层灌浆修复锈蚀圆钢管T形节点受压性能研究

为研究GFRP管夹层灌浆修复锈蚀钢管节点的受压性能,改变支主管直径比、锈蚀率及修复构造,完成8个T形圆钢管节点的支管轴向受压静力加载试验。通过对主管加速锈蚀及GFRP管夹层进行灌浆修复,实测各钢管节点的破坏模式、荷载-变形曲线和荷载-应变曲线,分析节点受压承载力和初始刚度。结果表明：质量损失10%的主管锈蚀会使T形圆钢管节点受压承载力下降近20%,但未改变节点的失效模式;主管GFRP管夹层灌浆修复使锈蚀T形圆钢管节点的受压承载力提高100%左右,且较未锈蚀对比T形圆钢管节点可提高约70%;GFRP外管的约束作用是提升节点受压性能的关键,采用无约束作用的PVC外管会使灌浆层过早开裂并剥离,修复效果一般;主管焊接连接键可以增强钢管与灌浆夹层之间的锚固,其对PVC管夹层灌浆修复锈蚀节点的提升作用更明显,但对有GFRP约束修复T形圆钢管节点的贡献很小。建立并验证了各类T形圆钢管节点的有限元模型,揭示未修复节点主管塑性化变形失效机制,以及GFRP管夹层灌浆的约束作用对于锈蚀节点受压性能的提升机理。     

碳纤维布加固钢筋混凝土T形梁有限元分析研究

本文利用有限元软件ADINA对碳纤维布加固钢筋混凝土T形梁进行了基本力学性能的非线形有限元研究.其次,分析了碳纤维布粘贴面积、配筋率及混凝土强度对加固效果的影响.     

碳纤维布加固损伤T型圆管节点的抗压承载性能分析

通过设置生死单元和Bao-Wierzbickis准则模拟荷载对节点造成的损伤、碳纤维加固以及再次加载的历程,并获得理想的计算精度。对主、支管直径比β介于0.63～0.76,主管半径与壁厚比γ介于9.70～16.92的111个T型圆管节点模型进行分析,通过对相贯线周围测点等效塑性应变的比较,分析了碳纤维复材(CFRP)加固作用的机理;通过与参照试件的对比,分析了不同损伤情况对节点承载能力的影响。研究结果表明:当主管的凹陷位移约为主管直径的1/5时,CFRP几乎失去了加固效果;受损节点的最大承载力随主管的直径、CFRP的弹性模量及其厚度的增加而增加,随主管厚度的增加而减小,CFRP的缠绕方式越接近环向时对受损节点的加固效果越好。     

碳纤维布加固T形梁抗弯试验及有限元分析

本文在碳纤维布加固钢筋混凝土T形梁抗弯试验的基础上,应用有限元方法对其进行了力学性能分析,并与试验结果进行了对比。结果表明：碳纤维布加固后,梁的屈服荷载和极限荷载均有所增长,特别是梁的极限荷载提高效果显著。     

N形主方支圆钢管间隙节点受力性能研究

为研究N形主方支圆钢管间隙节点的静力性能及其与搭接节点受力性能的关系,对2个N形主方支圆钢管间隙节点和2个对应的搭接节点进行了节点承载力试验研究。试验表明：间隙节点的承载力低于相同管径的搭接节点,4个节点的主管均出现了明显的塑性变形,支管较小的2个节点其支管也发生了局部屈曲,试件破坏时间隙节点的主管壁相对变形比相应的搭接节点要大。以试验为基础,建立了N形主方支圆钢管间隙节点的有限元分析模型,对不同支管直径与主管宽度比、主管宽度与壁厚比、支管与主管的壁厚比、主管轴力及支管间隙的节点进行了有限元分析。研究表明：支管全截面屈服破坏(BMF)、主管壁局部塑性破坏(CP)和支管局部屈曲与主管壁局部塑性破坏的联合破坏(BLB+CP)是N形主方支圆钢管间隙节点的主要破坏模式;支管直径与主管宽度比、主管宽度与壁厚比、支管与主管的壁厚比、主管轴力对N形主方支圆钢管间隙节点承载力的影响与对搭接节点的影响具有类似的规律;支管间隙大小对N形主方支圆钢管间隙节点承载力的影响不容忽视。利用线性回归方法,在GB 50017—2017《钢结构设计标准》现有承载力计算公式基础上,拟合出了考虑相关影响因素的承载力修正计算...     

圆钢管混凝土桁架K形节点极限承载力计算方法研究

圆钢管桁架在主管内填筑混凝土,可有效提高其承载力。为了获得圆钢管混凝土桁架K形节点受力性能和承载力计算方法,研究了在受拉或受压支管处K形节点的失效模式和破坏机理;基于圆钢管混凝土K形节点在不同失效模式下的破坏机理和受力状态,分别对支管截面形式为圆形或矩(方)形的圆钢管混凝土K形节点建立合理的简化计算模型,推导出不同失效模式下K形节点极限承载力计算公式,并给出相应的极限承载力建议公式。试验验证了圆钢管混凝土K形节点的试验值与计算值吻合较好,研究表明圆钢管混凝土K形节点的极限承载力计算公式的准确性,可应用于圆钢管混凝土桁架结构计算和设计,也为相关标准建立和完善提供理论依据。     

预应力碳纤维布加固钢筋混凝土T形梁的试验研究

本文采用自行研发的碳纤维布预应力张拉设备,模拟实际工程情况,通过七根预应力碳纤维布受弯加固梁的受力性能试验研究,比较分析了不同加固量、预应力度、配筋率、二次受力等因素对试验梁受力性能的影响.试验梁为7m跨度的大尺寸T形混凝土梁和预应力混凝土梁.试验研究表明,采用预应力碳纤维布加固可以有效提高混凝土梁的承载力,减小梁的挠度和裂缝宽度,所研发的预应力碳纤维布加固技术可用于实际工程.在试验研究基础上进行了试验梁的全过程受力分析,与试验结果吻合较好.     

支管轴力和弯矩联合作用下T形圆钢管相贯节点热点应力分析与计算北大核心CSCD

支管荷载形式对节点的应力集中系数影响很大,利用ANSYS有限元程序模拟了T形圆钢管相贯节点在三种基本荷载(支管轴力、平面内弯矩以及平面外弯矩)单独作用下的热点应力分布曲线以及应力集中系数,分析结果与试验结果、文献公式计算结果进行了对比,结果吻合良好,表明该模型较为精确地模拟了T形节点的应力分布。进而利用该模型研究了T形圆钢管相贯节点在基本荷载及其不同联合荷载作用时的热点应力分布情况,获得了最大热点应力及其分布位置,分析同时考虑了无量纲几何参数对最大热点应力的影响。在API规范公式的基础上,提出了计算最大热点应力的修正公式,按修正计算式计算得到的值与有限元分析结果吻合良好,且具有较好的适用性。     

碳纤维布加固木柱的轴心受压试验研究

通过2根短木柱与12根碳纤维加固短木柱的轴心受压试验,研究碳纤维布加固木柱的破坏特征、受力性能及承载力计算方法。试验结果表明,采取碳纤维布加固木柱,其承载力得到大幅度的提高,延性得到显著的改善。文中就碳纤维布加固木柱提出了相应的设计建议,可供工程实践参考。     

组合荷载作用下钢管混凝土构件的性能分析

研究了薄壁钢管混凝土构件在组合荷载如压扭,弯扭,压力、弯曲和扭转作用下的性能。采用ABAQUS软件进行有限元分析,对比发现,模型的计算结果与试验一致。采用该模型对在如压扭、弯扭、压弯扭等组合荷载下影响构件极限强度的重要参数进行研究分析。参数研究有利于今后推导计算复合构件在组合荷载作用下极限强度的公式。     

平面内疲劳荷载作用下带有钢管混凝土弦杆的方形中空截面T形节点的受力分析

近年来,钢管混凝土节点在桥梁工程中的应用越来越广泛。因此需要对这些节点在疲劳荷载作用下的可靠性进行研究,以避免可能突然发生的灾难。对由具有方形中空截面(SHS)的弦杆和支撑构成的中空截面T形节点进行了分析。具有中空截面的弦杆中填充了混凝土,因此形成了焊接组合管状T形节点。对此类节点进行的静力加载试验,校验了应变状态,以确定容易产生裂纹的热点区的应力集中系数。同时也对平面内弯曲循环荷载作用下的支撑的焊接组合节点进行了疲劳试验,以得到应力范围-循环次数(S-N)关系曲线的数据。在焊接的组合管状T形节点的热点区得到的应力集中系数最大值远远小于无任何填充的中空截面T形节点中的应力集中系数最大值。无论是弦杆还是支撑,其中的焊接组合管状T形节点中的疲劳破坏,都是在构件的焊趾处形成初始裂纹以及裂纹的发展过程中产生的。大量的试验也表明,破坏往往是先在弦杆的焊趾处产生第一道裂纹。研究同时发现,填充的焊接组合管状T形节点也比无填充的中空T形节点具有更好的抗疲劳强度。通过运用热点区应力方法进行的疲劳分析,提出了应用于填充混凝土弦杆的中空T形节点的设计方法。     

CFRP加固损伤钢筋混凝土梁的性能试验

为研究碳维纤复合材料(CFRP)加固初始损伤钢筋混凝土梁的性能,进行了17片试验梁的加载试验。结果表明:腐蚀损伤、预加载损伤对CFRP加固试验梁的性能影响不大;同时黏贴纵、横向CFRP加固对试验梁的极限承载力提高效果显著;CFRP的加固作用主要体现在梁开裂以后的工作阶段;有腐蚀和预加载损伤的CFRP加固试验梁的荷载-挠度曲线接近双直线的折线形状;梁的承载试验结果略高于按照中国《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》(CECS 146:2003)中抗剪承载力公式计算的结果;出于安全考虑,CFRP加固损伤钢筋混凝土梁抗剪承载力公式可参照该规程,并引入合适的折减系数。     

内置工字形CFRP型材的方钢管混凝土中长柱双向偏压性能研究

为了深入了解内置工字形CFRP型材的方钢管混凝土中长柱的力学性能,通过试验与有限元分析结合的方式研究了其在双向偏心状态下的工作机理及破坏形态.在此基础上,对典型构件进行了全过程分析,研究了偏心率、含钢率、长细比、钢材屈服强度以及混凝土抗压强度对构件受力性能的影响.研究结果表明,内置工字形CFRP型材的方钢管混凝土中长柱...     

考虑二次受力时碳纤维布加固钢筋混凝土梁的设计方法研究

对粘贴碳纤维布加固的钢筋混凝土梁进行了正截面受弯承载力分析。分析表明,碳纤维布可以显著提高梁的正截面受弯承载力。总体上,二次受力对钢筋混凝土加固梁影响不大,但是会从一定程度上降低其加固效果。本文可以为钢筋混凝土受弯构件加固设计提供一些参考。     

钢管混凝土轴心受压构件承载力计算的研究

根据国内外的有关文献及作者多年来的大量试验结果,获得钢管混凝土轴压短柱荷载与应变的关系曲线,它接近理想弹性塑性体。因而文中提出了应用强度理论来确定构件承载力的计算公式,同时还提出了应用塑性理论的计算公式,两者差别很小。 关于轴压长柱的承载力计算,则根据实验获得的核心混凝土及国产建筑钢材的应力应变关系,应用切线模量理论导出临界力的计算公式。 推荐的计算公式经实验验证,能满足工程设计的要求,公式简单,使用方便。     

预应力碳纤维布加固一次、二次受力梁抗弯试验全过程理论分析

预应力碳纤维布加固一次、二次受力梁全过程的理论分析，从CFRP布预应力施加前的准备工作的相关计算到试验各阶段的计算，针对不同工况，系统推导了每个阶段相关公式，与试验结果进行比较，显示符合性很好，理论推导正确。     

碳纤维加固钢筋混凝土结构的疲劳性能研究

碳纤维作为一种新型加固材料,已越来越多的应用于各种加固工程中,人们主要研究其加固的静力性能,但对其加固的疲劳性能研究较少。本文对国内外碳纤维加固钢筋混凝土结构疲劳性能的试验研究及理论分析进行了总结,以期对今后此类研究提供依据和方向。     

碳纤维加固混凝土柱设计计算方法探讨

本文结合国内外碳纤维加固混凝土柱的试验研究成果以及我国现行的建筑设计规范对碳纤维加固混凝土柱的轴向承载力和抗震加固等设计计算方法进行了探讨 ,并给出了相应的计算算例 ,以便工程设计人员参考