二次受力CFRP布加固混凝土矩形柱抗压强度计算方法研究

在一次受力下CFRP布加固混凝土矩形柱抗压强度理论公式的基础上,按照叠加原理和强度代换原理推导了二次受力下CFRP布加固混凝土矩形柱抗压强度理论公式,并采用ANSYS软件对CFRP布加固混凝土柱的二次受力性能进行了数值模拟,将试验值与理论值及ANSYS值进行对比,结果基本吻合,证明了理论推导的科学性,为加固工程提供了一定的理论参考.     

CFRP布持载加固高强混凝土偏压柱受力性能

为了检验碳纤维增强复合材料(CFRP)布持载加固高强混凝土偏压柱的有效性,对8根CFRP布加固高强混凝土方柱进行了持载偏心受压试验,研究了持载加固后高强混凝土方柱在不同偏心距、加固方式及持载水平作用下的破坏特征和受力性能,并对外包CFRP布的横向应变、柱截面应变、侧向挠度以及极限承载力进行了分析.结果表明:CFRP布持...     

碳纤维布约束加固混凝土偏压柱的试验研究与分析

通过5根碳纤维布约束加固混凝土柱的偏心受压试验,研究了加固后混凝土柱在不同偏心距荷载作用下的破坏特征和受力性能,对外包碳纤维布的横向应变、柱截面应变、侧向挠度以及极限承载能力等进行了分析。结果表明,碳纤维布约束加固小偏心受压混凝土柱是有明显效果的,随着偏心距的增大,加固效果逐渐减小;柱截面平均应变符合平截面假定;因偏心受压下混凝土受压膨胀不均匀碳纤维布存在拉应变梯度。根据拉应变梯度简化约束性能,提出修正的受压区等效矩形应力图形以及界限受压区相对高度值,并给出碳纤维布约束加固偏心受压柱的承载能力计算公式。     

内置碳纤维复材圆管直径尺度对方钢管混凝土短柱力学性能的影响

为分析内置不同管径的碳纤维复材(CFRP)圆管对方钢管混凝土(CFSST)短柱轴压力学性能的影响,探索偏压短柱的失效原因,基于短柱轴压与双向偏压试验数据,剖解了双向偏压短柱,并使用ABAQUS软件对短柱进行了有限元计算。在验证有限元模型正确的基础上,计算和分析不同直径的CFRP管对轴压短柱极限承载力的影响,提出了内置CFRP管的方钢管混凝土轴压短柱极限承载力提高度计算式。结果表明:增加CFRP管径尺度可以提高内置CFRP管的方钢管混凝土轴压短柱极限承载力;CFRP管破裂是偏心距较小的内置CFRP管的方钢管混凝土偏压短柱最终失效的直接原因;内置CFRP管的方钢管混凝土短柱极限承载力提高度计算式综合反映了CFRP管径尺度、CFRP约束效应系数、钢管约束效应系数等的影响;增加双向偏压短柱的偏心距,会导致内置CFRP管的方钢管混凝土双向偏压短柱的极限承载力降低;偏心距较大的短柱临近失效时,内核混凝土受压区减小,CFRP管可能不会发生纤维方向的断裂损坏。     

碳纤维布(CFRP)加固钢筋混凝土偏心受压柱的试验研究

对碳纤维布(CFRP)横向约束的混凝土矩形偏心受压柱进行了静载性能的试验研究,测得了小偏心受压柱加固后的极限承载力及其箍筋和CFRP的荷载-应变曲线,并在小偏心范围内,对不同偏心率下的CFRP加固混凝土柱受压的特点作了分析。试验结果表明:外贴CFRP能有效地提高小偏心受压混凝土柱的抗压极限承载力,且其极限承载力的提高幅度随偏心距减小而增大。最后参考《混凝土结构设计规范》对外贴CFRP的小偏心受压柱的抗压极限承载力提出了实用的计算公式,计算值与试验结果基本吻合。     

预应力CFRP布加固低强度混凝土方柱的力学性能

为了研究预应力碳纤维增强复合材料(CFRP)布加固低强度混凝土轴心受压柱的力学性能,按截面配筋率不同设计制作了3组12根混凝土方形截面柱,混凝土强度均为C20,每组包括3根利用预应力CFRP布加固的混凝土柱和1根未加固的普通混凝土柱.通过对每组柱的静载试验,得到了试验柱极限承载力、轴向位移等试验数据,并利用有限元软件ANSYS建立了分析模型,对预应力CFRP布加固低强度混凝土柱进行了研究.结果表明:预应力CFRP布加固的混凝土柱在纵向受力钢筋屈服后,预应力CFRP布对混凝土的环向预压作用能够明显提高加固柱的极限承载力,且承载力提高幅度受截面配筋率及CFRP布张拉控制应力影响;对于配筋率较低的混凝土柱,利用预应力CFRP布加固后柱的承载力提高幅度随CFRP布预拉应力的提高而增大;同时能够明显提高混凝土的极限压应变,增大加固柱的轴向变形;采用预应力CFRP布加固技术能够使CFRP布较早地参与受力,充分发挥其高强度特性.     

CFRP加固钢筋混凝土柱承载力模拟分析

为探究碳纤维复合材料(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)加固混凝土柱的承载能力,通过测量混凝土抗压强度、钢筋应力-应变关系及加固混凝土的黏结应力,得到了加固混凝土柱的轴压承载力计算值和模拟值。CFRP布加固的钢筋混凝土柱的荷载-位移曲线趋势与非加固柱相近,CFRP布加固柱的承载力较非加固柱的承载力提高了112.8%,加固试件的黏结强度增大了108.9%。     

碳纤维布加固混凝土梁抗弯承载力有限元分析

为了研究碳纤维布(CFRP)对混凝土受弯梁的加固效果,基于ANSYS建立CFRP加固前后混凝土受弯构件受力模型,利用有限元法得到构件应力状态与变形情况。分析ANSYS后处理数据得出CFRP对钢筋应力、开裂荷载与极限弯矩的影响。ANSYS分析结果与已有理论和试验结果基本吻合,表明了有限元分析的可行性。     

碳纤维加固混凝土偏压柱正截面承载力研究

从理论上分析了碳纤维布加固混凝土偏压柱的受力状态,并在基本假定的基础上推导出了碳纤维布加固偏压柱的承载力计算公式。并通过对比计算得出碳纤维布适合用于加固混凝土小偏压柱（其抗压承载力最大可提高1.64倍）,并不适合用于加固混凝土大偏压柱。     

外贴碳纤维布钢筋混凝土偏压柱强度和延性的影响因素分析

基于2 3根外贴碳纤维布(CFRP)钢筋混凝土偏压柱及对比柱在单调荷载作用下的试验结果,比较分析了在其他条件相同的情况下CFRP粘贴方式、混凝土强度、柱纵向配筋率和荷载偏心值这4个因素对柱的承载力和延性的影响,得出了对外贴碳纤维布加固钢筋混凝土偏压柱有重要意义的结论。     

偏压荷载与海水干湿作用后钢筋混凝土柱滞回性能及微观结构试验研究

为研究沿海地区在役钢筋混凝土(RC)柱的滞回性能及混凝土的微观结构和氯离子含量,对不同前期偏压荷载（0、0.20、0.35倍峰值偏压荷载）作用下,经历100次海水浸泡与大气环境干湿循环后的RC柱进行低周反复加载试验,并对混凝土的微观结构和氯离子含量进行量测。结果表明：前期偏压荷载作用后RC柱的滞回曲线呈现出明显的不对称。当水平反复加载与前期偏压荷载产生的截面应力分布同向时,其峰值荷载、延性及耗能能力随着前期偏压荷载的增加而降低;当前期偏压荷载为0.35倍柱峰值偏压荷载时,其峰值荷载、延性及耗能能力较前期未受偏压柱试件的降幅较大,分别达到26.1%、22.0%和44.6%;当水平反复加载与前期偏压荷载产生的截面应力分布反向时,各参数变化无明显规律。另外,在距受拉区混凝土表面20 mm和40 mm深度处,前期受偏压柱试件的氯离子含量分别是未受偏压柱试件的4.7倍和1.5倍以上,同时前期受偏压柱试件的受拉区混凝土裂缝数量和宽度明显多于未受偏压柱试件。按照现行混凝土结构设计规范计算截面受弯承载力,由于前期偏压荷载造成的滞回曲线不对称,水平反复荷载与前期偏压荷载产生的截面应力分布同向时,试验值小于计算值。由此可见,前期偏压荷载对RC柱的滞回性能劣化、受拉混凝土的氯离子含量和微观结构均有较大影响,进而缩短结构使用寿命。     

碳纤维布加固钢筋混凝土偏心受压柱试验研究

对4根碳纤维布加固钢筋混凝土偏压柱进行了静载试验,研究表明采用横向缠绕碳纤维布对加固后 偏压柱的极限承载力和延性有一定程度的提高。提出了碳纤维布加固钢筋混凝土偏压柱的承载力计算公式 和设计建议,计算值与试验值吻合较好。     

钢筋混凝土矩形柱外包CFRP的轴压比限值分析

钢筋混凝土矩形柱外包碳纤维后,其强度和延性均得到提高,但随着偏心距的增大,强度提高幅度逐渐降低,而延性仍较高。本文基于混凝土偏心受压外包CFRP后的受力特性,给出柱截面受压区对应的应力-应变关系,推导出钢筋混凝土矩形柱外包CFRP后的轴压比限值计算公式,文中还给出了工程算例。该方法可以作为轴压比不满足现行规范要求的混凝土柱外包CFRP加固设计参考。     

CFRP-钢复合管约束型钢高强混凝土短柱的轴压力学性能

对8根碳纤维增强复合材料(CFRP)-圆/方钢复合管约束型钢高强混凝土（C-C/STCSRC）短柱和4根CFRP约束圆钢管型钢高强混凝土（C-CTSRC）短柱进行了轴压试验,分析了CFRP约束效应系数、钢管截面形式以及钢管受力性能对CFRP-圆/方钢复合管约束型钢高强混凝土（C-C/STCSRC）轴压短柱力学性能的影响。结果表明:CFRP-圆钢复合管约束型钢高强混凝土（C-CTCSRC）轴压短柱的极限承载力提高率随着约束效应系数的增加呈指数形式增长;在柱核心混凝土截面面积相同时,CFRP-圆钢复合管约束型钢高强混凝土（C-CTCSRC）轴压短柱的极限承载力比CFRP-方钢复合管约束型钢高强混凝土（C-STCSRC）轴压短柱的极限承载力高50%以上;在弹性工作阶段,CFRP约束圆钢管型钢高强混凝土（C-CTSRC）柱的弹性模量高于CFRP-圆钢复合管约束型钢高强混凝土（C-CTCSRC）柱的弹性模量;CFRP-圆钢复合管约束型钢高强混凝土（C-CTCSRC）柱的极限承载力高于CFRP约束圆钢管型钢高强混凝土柱的极限承载力;CFRP与钢管黏结良好时,CFRP与钢管能够协同工作。     

预应力碳纤维布加固混凝土方形截面短柱轴心受压试验

为了研究预应力碳纤维(CFRP)布加固混凝土方形截面短柱轴心受压力学性能,根据配筋率的不同设计了3组共计12根混凝土方形截面短柱,每组包括3根预应力CFRP布加固的混凝土柱和1根普通混凝土柱。通过静载试验获得了各试件受压极限承载力、位移和预应力CFRP布应力增量等试验数据,得到了荷载作用下试件变形曲线及破坏形态,分析了预应力CFRP布应力水平和纵筋配筋率对混凝土方形截面短柱加固后的力学性能的影响。研究结果表明:采用预应力CFRP布约束混凝土柱一方面能够限制混凝土横向变形,使柱中混凝土从加固时刻起即受到环向应力,提高了混凝土极限压应变,从而显著提高柱的极限承载力,承载力提高幅度在60%以上;另一方面,由于受压柱的延性与截面配筋率有关,加固柱配筋率较低时,延性较好;反之则延性较差。     

高强混凝土柱小偏心受压性能尺寸效应试验研究

为了解高强混凝土柱小偏心受压性能的尺寸效应,进行了3组不同几何尺寸的高强混凝土柱小偏心受压破坏试验,其截面几何尺寸分别为200 mm×200 mm、400 mm×400 mm、800 mm×800 mm,对比分析了其破坏形态、承载力、变形能力及截面应变分布规律,揭示了其尺寸效应规律。研究结果表明,高强混凝土柱的小偏心受压破坏形态和横截面应变分布规律基本相同,其尺寸效应不明显;高强混凝土柱的小偏心受压承载力和变形能力存在明显尺寸效应,随着截面尺寸的增大,其极限承载力的安全储备量减小,变形能力减弱。     

Nonlinear analysis of circular concrete-filled steel tubular short columns under eccentric loading

This paper presents an effective theoretical model for the nonlinear inelastic analysis of circular concrete-filled steel tubular (CFST) short columns under eccentric loading. Accurate material constitutive relationships for normal and high strength concrete confined by either normal or high strength circular steel tubes are incorporated in the theoretical model to account for confinement effects that increase both the strength and ductility of concrete. The predicted ultimate bending strengths and complete moment-curvature responses of circular CFST columns under eccentric loading are compared with existing experimental results to examine the accuracy of the theoretical model developed. The fundamental behavior of circular CFST beam-columns with various diameter-to-thickness ratios, concrete compressive strengths, steel yield strengths, axial load levels and sectional shapes is studied using the verified theoretical model. Based on extensive numerical studies, a new design model for determining the ultimate pure bending strengths of circular CFST beam-columns is proposed. The theoretical model and formulas developed are shown to be effective simulation and design tools for the nonlinear inelastic behavior of circular CFST beam-columns under eccentric loading.     

ANSYS在CFRP约束混凝土方柱受压分析中的应用

利用ANSYS软件对CFRP布约束混凝土方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.结果表明:有限元计算结果与试验结果吻合良好,有限元分析可较准确地模拟碳纤维布约束混凝土方柱的受力性能;随着CFRP布层数增加,CFRP布约束混凝土的极限强度和极限应变提高,CFRP布对混凝土的约束作用明显增强,研究成果为模拟钢筋混凝土结构的受压性能提供了参考.     

CFRP约束矩形柱与圆弧化处理柱性能对比分析

阐述了CFRP布约束混凝土柱的受力原理及破坏形态,探讨了CFRP布约束混凝土柱的侧向约束机理,进行了在混凝土等级不同、加固量不同条件下矩形柱与圆弧化处理柱的性能对比,并分析了圆弧化处理截面优于矩形倒角截面的原因,提出了将来CFRP布约束混凝土矩形柱的圆弧化处理建议。