纤维增强复合材料约束下方形混凝土柱的轴向应力-应变模型

FRP织物约束方形混凝土柱可以提高其强度和延性,但提高幅度相对于圆形截面柱较小,主要是由于截面形状以及FRP在方柱拐角处应力集中的影响。在国外关于FRP约束方柱的试验研究基础上,对截面形状、约束强度及刚度、拐角应力集中以及强约束临界点等参数进行分析,并根据约束混凝土的强度和应变分别为荷载路径的无关量及相关量,提出新的简化两段线——抛物线、直线轴向平均应力-应变模型。该模型考虑了上述影响参数,并与相关试验数据进行比较分析,结果表明简化的轴向应力-应变模型与试验数据吻合较好,其结构形式简单,参数取值方便。     

FRP强约束混凝土矩形柱应力-应变关系的研究

混凝土矩形柱在FRP侧向强约束作用下,极限应力、极限应变的提高系数与FRP的包裹量及截面形状、特征有关。在对国内外大量试验结果分析的基础上,提出了FRP强约束混凝土矩形柱极限应力、极限应变的计算方法;FRP强约束矩形混凝土柱的应力-应变全过程曲线可分为三段,第一、三段表现为线性特性,第二段为过渡区域,呈现非线性特性,但非常短暂,给出了两个能够反映曲线特征的应力-应变关系模型,其预测结果与相关文献试验曲线符合很好;对影响FRP强约束矩形截面混凝土应力-应变关系的参数进行了研究。     

纤维增强复合材料(FRP)约束混凝土矩形柱应力-应变关系的研究

在国内外试验研究基础上,分析了纤维增强复合材料(FRP)约束混凝土矩形柱的特点,指出FRP约束后混凝土矩形柱的应力-应变关系曲线可能有软化段或硬化段。指出FRP约束混凝土矩形柱的转折点应力和应变主要与FRP侧向约束刚度和混凝土弹性模量比值有关,并提出相应的计算公式。指出FRP约束混凝土矩形柱的极限应力和应变主要与FRP侧向约束强度、FRP类型、矩形截面的转角、混凝土强度等参数有关,提出极限应力和极限应变可在等价FRP约束以矩形截面较大边为直径的等价圆柱体极限应力和应变基础上乘以相应的折减系数得到,该计算方法简单且较全面地考虑了各影响参数。最后,提出三个确定FRP约束混凝土矩形柱的应力-应变关系模型,各模型在一定的条件下均与试验结果符合较好。     

基于截面换算规则的FRP约束混凝土轴心抗压强度模型研究

FRP在结构补强方面已经得到了广泛的应用,有关FRP约束混凝土于圆形柱轴心抗压强度计算模型相对较为成熟。以FRP约束混凝土圆形柱应力模型的基础上,针对方柱、矩形柱截面与圆形截面的不同,对FRP约束矩形截面混凝土柱的轴心受压性能进行过程分析,基于截面面积和惯性矩相等的换算原则,提出了矩形截面转换为圆形柱的等效直径计算公式,引入了截面影响系数对极限强度进行了修正,构建了FRP约束钢筋混凝土矩形柱的极限强度模型,并应用已有的试验数据对模型的有效性和可行性进行检验,结果表明,模型计算结果与试验数据具有较好的吻合度和一致性,能够反映FRP约束混凝土矩形柱的真实特性,研究成果可作为工程实践的参考依据。     

FRP约束方形混凝土柱轴心受压强度模型

FRP约束方形混凝土柱的侧向约束力受截面形状的影响较大，与圆形柱相比，由于拐角的应力集中导致的侧向约束应力不均匀等，使得FRP包裹方形柱的侧向约束效果明显降低。基于FRP约束圆柱体的强度公式，考虑方形柱的有效核心区、拐角效应以及等间距包裹的影响，引入对应的影响系数，建立了FRP约束方形混凝土柱轴心抗压强度新模型并与试验数据对比分析，结果表明，该模型具有良好的精度。     

预应力FRP片材约束混凝土方柱应力-应变模型

采用预应力FRP片材加固混凝土柱是一种新型加固方法,能够避免FRP片材的应变滞后,加强FRP片材与混凝土之间的协同工作,提高FRP片材的加固效率,改善被加固柱的受力性能.基于已有的FRP片材约束混凝土方柱的应力应变模型,考虑预应力FRP片材对混凝土柱的主动约束作用,提出了一种预应力FRP片材约束混凝土方柱的应力-应变关系模型.模型的计算分析结果表明,预应力FRP片材的主动约束可以显著提高混凝土方柱的延性和抗压承载力,和既有结果比较一致.     

FRP约束混凝土矩形柱模型的评估

FRP的侧向约束能够提高混凝土的强度和延性,对不同的截面形状,FRP约束的效果是不同的,目前,对FRP约束矩形截面混凝土所建立的应力-应变关系模型非常有限,多数模型基于自己的少量试验数据,其可靠性需要评估,本文对国内外既有的FRP约束矩形混凝土极限应力、应变模型进行了回顾,指出各自模型的特征,基于收集的大量FRP约束混凝土矩形柱的试验数据,对各模型进行了系统的评估,指出各模型的优劣之处。结果表明,不同模型的准确性具有一定的适用条件,进一步的研究应区分强、弱约束的不同条件。     

基于混凝土三轴破坏准则下FRP约束矩形柱的应力—应变模型

FRP约束矩形截面混凝土柱体在轴心荷载作用下可近似看作为真三轴受压状态,随着侧向应力比的不同,约束效果也不同.根据矩形截面的长宽比、拐角处的圆角半径、外包FRP相关参数来确定侧向约束应力比和大小,基于混凝土的三轴受压试验破坏准则计算极限抗压强度.对FRP约束矩形截面柱峰值应力点处的峰值应变,根据国内外试验数据进行回归分析.给出FRP约束下无下降段曲线的应力-应变计算新模型,与相关试验数据结果进行比较,吻合较好.最后,对FRP约束矩形断面的长宽比、拐角半径的大小以及FRP的包裹层数的影响权重进行比较.     

玄武岩纤维复材布加固素混凝土方柱轴压性能研究

对15根不同类型的玄武岩纤维复材(BFRP)布加固素混凝土方柱进行轴压试验研究,按照FRP层数、种类、包裹类型等参数分为5组,观察其破坏过程和破坏特点,评价BFRP对混凝土方柱承载力和延性的提高效果并基于试验数据进行ABAQUS有限元分析,验证关于FRP约束混凝土柱承载力和极限应变的现有计算模型的准确性。研究表明:BFRP加固方柱的抗压强度和延性随包裹层数的增加而提高,但提高幅度衰减,其中2层BFRP加固方柱的抗压强度和极限压应变较未约束柱分别提高约41%和144%;有限元分析的峰值压应力与试验值接近,受压本构曲线走势大致接近;引用的计算模型与试验值吻合较好且偏于安全。     

三种不同截面形状FRP约束混凝土应力-应变关系的试验研究

通过对 2 1个三种不同截面形状的FRP约束混凝土短柱的全过程试验研究 ,证实了不同截面形状的FRP约束混凝土具有相似的应力 -应变全过程曲线 ,但由于其有效约束的差异 ,即使混凝土短柱强度和FRP含量相同 ,其全过程曲线的一些特征值也各不相同。结合国内外相关试验结果 ,给出了统一的适用于不同截面形状的应力 -应变关系方程 ,并给出了以约束刚度 βj 为主要参数来确定关系方程中各特征值的方法     

混杂纤维布约束混凝土柱力学性能的研究

通过对碳纤维布、玄武岩纤维布和玻璃纤维布混杂约束混凝土圆柱的轴心受压试验,测得了混杂纤维布约束混凝土的轴心抗压强度、峰值应变、应力-应变关系,分析纤维布混杂方式对混凝土约束效果的影响。建立新的混杂纤维约束混凝土柱强度模型和应力-应变全过程整体模型,通过与试验结果比较,发现新的模型计算准确,与Teng等的模型相比,不需要分段拟合,计算简单,且同样适用于单一纤维约束情况。     

FRP约束混凝土圆柱体轴心抗压强度研究

为确定纤维增强塑料(FRP)约束混凝土圆柱体轴心抗压强度的计算方法,以相关研究成果为基础,对具有代表性的FRP约束混凝土强度模型进行了对比分析,并将这些强度模型的计算值与已有的相关试验数据进行了比较,在此基础上,建立了改进的FRP约束混凝土圆柱体轴心抗压强度计算的简化模型。改进的FRP约束混凝土强度模型计算值与大量试验数据吻合良好,能够反映FRP约束混凝土的真实特性,研究成果可作为工程实践的参考依据。     

FRP约束木柱轴心抗压性能的弹塑性分析方法

进行了FRP(环向)约束木柱的轴心抗压性能试验,结果表明,FRP约束木柱可提高木柱的抗压承载力,改善木柱的延性,使木柱轴向极限抗压强度提高达15%左右.在Tsai-Wu强度准则的基础上,建立了三向受压木柱的屈服准则及屈服发展方程.根据内力平衡和应变相容的原理,提出了FRP约束木柱在轴心受压时的增量应力-应变计算模型;根据FRP约束木柱受压破坏机理,即达极限应力时,FRP中的拉应变远小于其极限拉应变,提出了FRP约束木柱在极限抗压强度时的应力-应变计算公式,并将之作为计算模型程序运算的结束条件;极限抗压强度之后的FRP约束木柱应力-应变曲线接近水平线,可近似为理想塑性.试验结果表明,所建计算模型精度较好.     

FRP约束混凝土圆柱无软化段时的应力-应变关系研究

在国内外大量试验研究的基础上,比较分析了FRP、箍筋及钢管约束混凝土圆柱性能的差异。指出FRP约束混凝土圆柱的极限强度主要与FRP侧向约束强度、未约束混凝土强度及FRP形式等有关,并提出FRP约束圆柱后极限强度计算方法。指出已有的FRP约束混凝土圆柱极限应变计算方法误差均较大,本文提出新的极限应变计算方法:首先,发现FRP约束混凝土圆柱的极限泊松比趋向一恒定值,并建议了极限泊松比的计算公式,然后根据应变相容可确定FRP约束混凝土圆柱的极限应变。最后,建议了确定FRP约束混凝土圆柱无软化段时应力-应变关系的三折线模型,与已有的试验结果比较表明,模型简单且精度高,能适用于AFRP、GFRP、CFRP等不同类型及FRP管和FRP布等不同形式FRP约束的混凝土圆柱。     

FRP钢管混凝土柱抗爆性能数值模拟

为研究FRP钢管混凝土柱(CFST)的抗爆性能,建立了比例距离为0.28 m·kg^-1/3时爆炸荷载下纤维增强复合材料(FRP)钢管混凝土柱的数值模型。运用LS-DYNA非线性有限元程序中的高能爆炸材料模型及状态方程来施加爆炸荷载,采取多物质流固耦合方法进行数值模拟,通过试验数据验证了该模型的合理性。通过数值模拟展示了FRP钢管混凝土柱的位移时程及钢管、混凝土、FRP的等效应力变化,分析了其变化规律与分布特征。此外,通过改变相应参数研究了FRP层数、钢管屈服强度及混凝土强度对FRP钢管混凝土柱的影响程度。结果表明:FRP的约束可以有效提高钢管混凝土的抗爆性能,其易损部位主要发生在柱中及柱两端; 增加FRP层数,提高钢管屈服强度和混凝土强度均可提高柱的抗爆性能; 建立的模型可以进一步推广到不同比例距离、不同截面形状的FRP钢管混凝土柱抗爆研究,同时为FRP钢管混凝土抗爆设计提供了一定依据。     

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。     

FRP约束混凝土圆柱有软化段时的应力-应变关系研究

试验研究了不同数量、不同类型(高强度、高弹模、高延性)FRP约束混凝土圆柱的应力-应变关系,发现其应力-应变关系曲线可能有软化段也可能没有软化段。指出FRP约束混凝土圆柱的轴向最大应力主要与侧向约束强度或侧向约束刚度有关,而轴向极限应变除了与该两个参数有关外,还与FRP的轴向极限拉应变有关。基于试验及搜集到的数据,提出判断FRP约束混凝土圆柱有无软化段的侧向约束强度与混凝土强度比界限值。基于对FRP侧向约束刚度和强度、FRP轴向极限拉应变、混凝土强度及弹性模量等参数的分析,提出了FRP约束混凝土圆柱有软化段时的峰值应力、峰值应变、极限应力及极限应变计算公式。最后,建议了两个确定FRP约束混凝土圆柱有软化段时的应力-应变关系模型。与大量试验数据的比较表明,本文建议的公式和模型与试验结果均符合较好。