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．     

IHFRP约束混凝土圆柱轴压性能

为了研究层内混杂纤维布(IHFRP)对混凝土圆柱体的加固效果,通过24个混凝土圆柱体的轴心抗压性能试验,分析了各种IHFRP约束混凝土柱的破坏形式、承载力、变形性能和应力-应变全曲线.试验结果表明:IHFRP可显著改善柱的承载力及变形性能; 对于相同层数纤维布约束试件,随着IHFRP中碳纤维含量的增加,承载力增长显著; 相对于单一碳纤维布(CFRP)约束试件的峰值竖向应变,3种IHFRP约束试件峰值竖向应变提高了60%~100%; 将IHFRP应力-应变模型与试验曲线进行对比,拟合效果良好.试验结果为桥梁墩柱和框架柱等构件的加固设计提供了参考.     

碳纤维布约束混凝土方柱轴心受压承载力分析

通过8根碳纤维布约束混凝土方柱的轴心受压试验,研究分析了碳纤维布条带间距和包裹层数等参数对约束效果的影响.结果表明,各种形式碳纤维布包裹的混凝土方柱的承载力都有一定程度的提高,延性增大.整体包裹效果明显优于条带包裹.所选取的碳纤维增强复合材料约束混凝土方柱的抗压强度模型的计算结果与试验实测值吻合较好.     

碳纤维约束混凝土抗压力学性能试验研究

试验共制作39个素混凝土试件,其中立方体试件27个,棱柱体试件12个.通过不同的试验方法,分别对各试件进行了抗压试验,根据试验所得出的普通混凝土试件及用碳纤维约束混凝土试件的抗压对比试验数据,重点研究了碳纤维约束混凝土的抗压力学性能,得到了碳纤维对混凝土试件承载力的加强效果.试验结果表明:CFRP布可横向约束混凝土变形从而间接提高受压构件的承载力,提高程度与混凝土自身强度有关;CFRP布约束混凝土柱轴心受压的破坏形态、CFRP布缠绕混凝土柱的应力-应变关系曲线形状及峰值应力、峰值应变、极限应变与柱缠绕前的轴压比、CFPR布的缠绕量以及纤维特征值有关.该研究为实际加固工程提供了理论依据,具有较强的现实意义.     

层内混杂纤维布约束混凝土柱轴压特性的试验研究

加固采用尼龙、芳纶和聚脂纤维丝混杂而成的层内混杂布(inner hybrid fiber reinforced plastics,IHFRP).通过IHFRP布约束混凝土圆柱体、棱柱体的轴压试验,研究了其破坏形态、应力-应变全曲线、峰值应力、峰值应变、弹性模量、延性.试验结果表明,与无纤维布相比,有3、4层布的试样的抗压强度和峰值应变均提高;纤维布层数相同时,圆柱体试件的抗压强度、峰值应变比棱柱体试件高;与零倒角相比倒角半径增大,棱柱体试件的峰值应力和峰值应变有不同程度提高.采用压缩韧性指数对约束柱的延性进行评价,加固柱韧性指数I20高,接近理想弹塑性材料,非常有利于结构抗震耗能.     

ANSYS在CFRP约束高强混凝土柱受压分析中的应用

目的研究碳纤维布约束高强混凝土方柱的轴心受压力学性能和机理.方法对8组（24个）碳纤维布约束高强混凝土方柱试件进行了试验和分析,利用ANSYS软件对CFRP布约束高强混凝土柱的轴心受压性能的全过程进行了模拟和分析计算,并对其进行了应力和应变分析.结果将试验与有限元计算的结果对比表明二者显示了良好的一致性.结论合理地建立有限元模型可以较精确的模拟碳纤维布约束高强混凝土的受力性能,揭示了碳纤维布约束高强混凝土的受力机理,并且利用试验和有限元分析的结果对强度公式进行了修正.     

CFRP约束高强混凝土柱长期性能研究

目的研究长期荷载作用对CFRP约束高强混凝土柱受力性能的影响.方法通过18个碳纤维布约束高强混凝土柱试件,对碳纤维布约束高强混凝土方柱的徐变和轴压力学性能进行了试验研究,考虑了碳纤维布用量、粘贴方式和纤维布条带间距等因素对试件性能的影响.基于ACI209(1992)的方法,对试验结果进行了验算.结果表明试验值与预测值下限基本吻合.分析比较了长期荷载作用对构件的承载力、应变等力学性能的影响.结论CFRP约束高强混凝土在长期荷载作用下早期变形发展很快,后期变形基本趋于平缓;长期荷载作用会使CFRP约束高强混凝土柱的极限承载力和极限应变下降,下降幅度随纤维布用量的增大而增大;长期荷载试件的变形普遍比ACI209(1992)的平均预测值小,和预测值下限基本吻合.     

CFRP持载加固混凝土柱力学性能分析

设计了7个方柱以研究CFRP带载约束加固混凝土方柱的推覆力学性能.试验变化的参数是3个不同的应力带载水平和2种不同的体积配箍率.试验结果表明：CFRP约束极大地提高了混凝土柱的延性 在1.0的应力带载水平下,极限承载力略有提高,而延性则相应有所降低.总起来讲,CFRP加固柱的破坏形态和屈服位移似乎不受应力带载水平的影响.最后,在以前研究的基础上,对压弯构件受力全过程进行了深入的研究.并以Matlab为平台、以钢筋混凝土非线性理论为基础,编制了钢筋混凝土柱及单向CFRP布约束钢筋混凝土柱的截面分析程序.     

层内混杂FRP加固混凝土柱抗震性能

为了研究将延性好的混杂纤维布(HFRP)用于结构抗震加固的可行性,通过7根钢筋混凝土方柱的低周反复推拉加载试验,研究了HFRP加固混凝土方柱的抗震性能,分析了HFRP加固方柱的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性、刚度退化以及耗能能力,探讨了轴压比、HFRP粘贴层数以及配箍率对HFRP加固方柱抗震性能的影响.试验表明:粘贴HFRP能有效提高方柱的抗震性能;轴压比对HFRP加固方柱的影响较大,低轴压比更有利于HFRP对混凝土柱约束作用的发挥,轴压比越高,越不利于HFRP后期约束作用的发挥,柱延性越低;增加HFRP层数在低轴压比时方柱抗震性能提高明显,而在高轴压比时效果不大;配箍率的增大能提高方柱抗震性能,有利于方柱抗震.     

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.     

碳纤维约束与箍筋约束混凝土轴压性能对比

针对箍筋约束与碳纤维约束混凝土轴心受压力学性能,基于大量的轴心受压试验数据,分析了约束混凝土轴心受压力学性能的主要影响因素,分别建立了箍筋约束与碳纤维约束混凝土轴心受压时的峰值应力、峰值应变和极限应变的计算公式;对比分析结果表明,箍筋约束混凝土优势在于低特征值段,碳纤维约束混凝土的性能在高特征值时将超过箍筋约束混凝土。     

CFRP约束钢管高强混凝土轴压短柱承载力的极限分析

为研究碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)约束钢管高强混凝土短柱在轴心受压作用下的极限承载力,通过CFRP约束钢管高强混凝土轴压短柱破坏过程工作机制的探讨,分析了CFRP约束钢管高强混凝土与CFRP约束钢管混凝土构件的主要区别与联系,为CFRP约束钢管高强混凝土短柱承载力的极限分析奠定了基础。基于极限平衡法,对高强混凝土、钢管和CFRP进行了应力分析,推导得到了CFRP约束钢管高强混凝土短柱的理论计算公式,将理论计算结果与试验实测值相比较,验证了理论公式的正确性。最后将理论计算结果随CFRP层数和钢管壁厚的变化规律进行了分析,研究表明：与CFRP约束钢管混凝土相比,CFRP约束钢管高强混凝土中CFRP约束效果较差,而对于CFRP约束钢管高强混凝土轴压短柱承载力的提高,厚壁钢管有较大优势。     

CFRP加固混凝土柱轴压性能尺寸效应试验分析

为了研究碳纤维增强复合材料（CFRP）加固钢筋混凝土柱轴压性能的尺寸效应,设计了3组30根几何相似的CFRP加固钢筋混凝土柱,对其进行了轴心受压破坏试验.试验参数主要包括构件尺寸、钢筋配置和加载方式,研究了CFRP加固混凝土柱在轴压荷载下的破坏形态、极限强度、峰值应力、变形能力和残余变形等性能与构件尺寸的关系.研究结果表明:相同尺寸的CFRP加固钢筋混凝土柱比素混凝土柱的极限强度有不同程度的提高;CFRP加固钢筋混凝土柱的峰值应力随着尺寸的增大,呈先增大后减小的趋势,归一化轴向变形能力和残余变形随着构件尺寸的增加逐渐减小;不同的加载方式对于CFRP加固钢筋混凝土柱的承载力和极限位移影响不大.     

圆钢管约束高强混凝土短柱的轴压力学性能

为研究圆钢管约束高强混凝土短柱的轴压力学性能,进行6个短柱试件在循环轴压荷载作用下的试验研究.试验中的主要参数为钢管径厚比(26和42).试验结果表明,圆钢管约束高强混凝土短柱的轴压承载力高于同条件的普通钢管混凝土构件,但两种构件的延性无显著差异;随钢管中纵向应力的降低,构件的轴压承载力提高.对构件的应力分析结果表明,圆钢管约束高强混凝土轴压短柱中,钢管对核心混凝土的约束效果高于普通钢管混凝土构件;钢管约束高强混凝土轴压短柱的峰值荷载点对应于钢管的屈服点.     

结构节点加固受力性能研究

通过节点模型和数值模拟实验，研究了碳纤维加固梁柱边节点的受力性能．经过对加固前后的节点构件进行加载实验，得到了加固前后梁表面应变和节点区的最大剪应力数据，对比分析表明，碳纤维对混凝土具有约束作用，可以减小梁端的变形．同时建立了三组钢筋混凝土有限元模型，计算结果显示，梁柱节点的尺寸、配筋率、轴压比都是影响节点受力的因素，粘贴于混凝土表面的碳纤维可有效地参与混凝土共同受力，并且承担了大部分的荷载，降低了混凝土的应力水平，节点区粘贴碳纤维片材可提高结构的承载能力．     

考虑尺寸影响的箍筋约束混凝土轴压本构模型

已有箍筋约束混凝土轴压本构关系模型大多未考虑尺寸效应的影响,或通过采用强度折减系数法来粗糙反映尺寸的影响。为研究大尺寸箍筋约束混凝土柱轴心受压性能及尺寸效应规律,根据已有箍筋约束混凝土圆柱和方柱轴压破坏试验结果,分析了体积配箍率、箍筋形式（方箍及圆箍）及试件尺寸对箍筋约束混凝土应力-应变曲线的影响。考虑体积配箍率及箍筋形式的影响,建立了箍筋约束混凝土峰值应变尺寸效应公式,并结合前期箍筋约束混凝土名义轴压强度（峰值应力）尺寸效应公式,提出了可考虑尺寸影响的箍筋约束混凝土轴向压缩全应力-应变关系模型。与试验及模拟结果进行对比发现,建立的可考虑强度和峰值应变尺寸效应的本构关系与已有试验结果吻合较好,模型计算曲线与试验曲线接近。