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。     

FRP约束圆柱混凝土受压应力-应变关系模型

为建立纤维增强复合材料(FRP)约束圆柱混凝土受压应力-应变关系模型,分析了国内外305个轴心受压FRP约束混凝土圆柱试件的试验结果。分析表明,纤维特征值、FRP层合结构和加载方式是影响FRP约束圆柱混凝土受压应力-应变关系的3个主要因素。通过分析试验结果和已有的模型,提出了一个考虑上述3个因素的改进的FRP约束圆柱混凝土受压应力-应变关系模型,该模型包括强化型和软化型两种类型。比较表明,该模型与试验结果的符合程度好于已有模型。     

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。     

FRP约束混凝土柱应力-应变计算模型及其比较

随着FRP约束混凝土在实际工程中应用的日趋广泛,有关其力学性能的研究在不断的深入,其中热点问题还是集中在应力-应变关系的研究。文章分析了FRP约束混凝土的受力特点和约束机理,从众多的约束混凝土应力-应变模型中优选出其中的七个有代表性的计算模型加以介绍,并在对两组试验数据处理的基础上进行了分析和评价,结果表明Xiao模型能较好的预测试验结果。     

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约束混凝土矩形柱有软化段时的应力-应变关系研究

随着侧向FRP约束条件的变化,FRP约束矩形混凝土可区分为强、弱约束两种状态,表现为应力-应变关系曲线是否有软化段.本文在国内外大量试验数据分析的基础上,给出了判断FRP强、弱约束矩形混凝土柱的界限值;随后,针对FRP弱约束矩形混凝土柱应力一应变关系进行了系统研究,认为在不同FRP约束条件下,软化段直线终点可近似认为均位于通过原点的同一条虚直线上,建议了峰值应力、应变及软化段直线刚度的计算方法,其应力一应变关系模型可采用二次抛物线加直线表达,所建议公式及模型预测结果与相关文献试验数据符合很好;最后,对FRP弱约束矩形截面混凝土柱的应力一应变关系进行了参数分析.     

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约束混凝土快速荷载下轴向应力--应变关系研究

通过不同包裹条件下的FRP约束混凝土圆柱体试件准静载和在3种不同应变速率下的试验,初步掌握了它们在快速荷载下的力学行为.研究结果表明,FRP约束混凝土在快速荷载下的极限强度随着应变速率的增加而提高,并与对数应变速率呈线性关系,但其斜率α与纤维的包裹方式及约束比ξ有关,连续包裹纤维大于分段包裹纤维,强约束大于弱约束,弱约束接近于素混凝土;其极限应变随着应变速率的增加而增加并与对数应变速率呈线性关系.最后拟合了连续包裹纤维形成的FRP强约束混凝土快速荷载下的轴向应力-应变关系,其计算结果与试验曲线吻合较好.     

轴心受压FRP约束混凝土柱应力-应变关系曲线计算

本文采用多轴应力下Ottosen混凝土应力 应变关系及Ottosen破坏准则 ,以核心混凝土与FRP约束层变形协调为边界条件 ,通过计算机编制程序对FRP约束混凝土轴压短柱应力 应变关系曲线进行了计算 ,并与试验结果进行了对比。以往国内外大部分关于FRP约束混凝土的计算方法都主要以试验为基础 ,将试验得出的应力 应变关系曲线用数学公式进行拟合 ,然后通过试验数据来确定式中的参数。本文方法主要是通过理论推导得出的 ,这不同于以往的半经验性计算方法     

FRP约束混凝土柱轴心受压应力-应变模型

FRP约束混凝土的应力-应变曲线模型是土木工程的一个重要课题.结合第1段斜率、转折点坐标、第3段斜率等数学特征分析了应力-应变曲线的发展过程,指出理想模型需满足的条件,并指出传统模型的不足.提出了一个复合指数-直线模型,该模型对强化型和软化型曲线都适用,满足理想模型条件,克服了传统模型的缺陷.给出了模型参数的求解思路.对比分析表明新模型拟合结果与实测数据吻合良好,具有广泛的适用性.     

FRP约束钢筋混凝土圆柱力学性能的试验研究

以长细比和偏心率为变化参数,共进行了16个圆形截面钢筋混凝土柱试验,其中8个试件在环向包裹了FRP(纤维增强复合材料),另8个试件未包裹FRP,以作力学性能对比。试验结果表明,由于FRP的约束作用,包裹FRP试件较相应未包裹FRP试件的承载力提高14%～68%,同时延性也有不同程度的提高,证明FRP约束对提高钢筋混凝土柱(包括长柱及偏压柱)力学性能的有效性。最后,提供了环向包裹FRP后圆形截面钢筋混凝土柱承载力计算方法,计算结果和试验结果基本吻合。     

FRP-圆钢管混凝土柱受剪性能试验研究

通过12根FRP-圆钢管混凝土试件和1根圆钢管混凝土对比试件的抗剪试验,研究环向包裹FRP布时圆钢管混凝土柱的受剪性能,分析了剪跨比、轴压比、含钢率、混凝土强度、FRP布层数等对FRP-圆钢管混凝土柱受剪性能的影响。研究结果表明,从开始加载至FRP布断裂,FRP布和钢管保持协同工作,FRP-圆钢管混凝土柱具有良好的变形能力。剪跨比和含钢率显著影响FRP-圆钢管混凝土柱的受剪承载力,FRP-圆钢管混凝土柱受剪承载力随剪跨比的增大而减小,随含钢率的增大而增大。增加FRP布层数、提高混凝土强度和增大轴压比均可小幅度提高FRP-圆钢管混凝土柱的受剪承载力。在试验研究的基础上,提出了FRP-圆钢管混凝土柱受剪承载力计算式,得出的计算结果与试验结果吻合较好。     

循环荷载作用下聚丙烯纤维混凝土受压应力-应变关系研究

考虑聚丙烯纤维体积掺量和长径比两个因素,设计制作54个混凝土试件,通过单轴循环加载试验,研究聚丙烯纤维混凝土的力学行为。试验结果表明：与普通混凝土相比,聚丙烯纤维混凝土试件破坏形态为延性破坏;其循环受压应力-应变曲线包络线与单调受压应力-应变关系曲线近似一致;聚丙烯纤维的掺入可显著改善混凝土的循环受压力学行为,提高混凝土的受压韧性、峰后延性和滞回耗能能力,减小其刚度退化和应力劣化程度,但对其峰值强度、弹性模量和塑性应变影响较小;聚丙烯纤维掺量影响较纤维长径比影响更为明显。基于试验结果,参考《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2010）,建立聚丙烯纤维混凝土单轴受压弹塑性损伤本构模型,可为聚丙烯纤维混凝土结构设计、工程应用和相关规程修订提供理论依据。     

超高性能混凝土单轴受压应力-应变关系研究

采用刚性辅助架法获得了稳定的超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concretes,UHPC)的受压应力-应变全曲线.试验结果表明UHPC具有良好的受压变形性能;重复加载下UHPC的包络线与单调加载时的应力-应变曲线基本相同.基于试验结果建立了UHPC单轴受压本构方程,以及重复荷载作用下UHPC应力-应变全曲线方程,其结果与试验结果吻合较好.     

负载下碳纤维布约束混凝土方柱轴压应力-应变关系的试验研究与分析

通过16个碳纤维布约束混凝土方柱的轴压试验,研究了方柱在不同的负载水平和碳纤维包裹层数下的破坏特征和力学性能,并对负载导致约束混凝土峰值点应力和应变下降的原因进行了分析。试验结果表明,负载水平的大小对于碳纤维布的约束效果是有明显影响的。随着负载水平的提高,第二阶段刚度、峰值点应力和应变均逐渐下降;而碳纤维包裹层数的增加,则放大了这种效应。本文在已有未负荷状态下碳纤维布约束混凝土的相关研究成果的基础上,根据本文的试验结果,首次提出了考虑负载影响的第二阶段刚度、峰值点应力和应变的计算公式,并提出了考虑负载影响的碳纤维布约束混凝土方柱的应力-应变关系计算模型。     

约束混凝土性能研究

FRP约束混凝土和钢管混凝土是两种不同的约束混凝土的应用形式。分析表明，约束混凝土可以显著提高其承载力和延性。通过比较FRP约束混凝土和钢管混凝土性能的差异，指出约束混凝土的性能主要与约束效应系数、非约束混凝土的强度以及约束材料的性能有关，并且给出了约束混凝土的统一强度模型和FRP约束混凝土的应力-应变模型，模型的计算结果与试验数据吻合较好。     

纤维增强复合材料的耐久性能试验研究

通过快速冻融试验、耐碱性试验、浸水试验、湿热暴露试验、人工加速老化试验,研究了腐蚀环境对纤维增强复合材料（FRP）的复合体及粘结剂力学性能的影响.结果表明：碳纤维增强复合材料（CFRP）的耐久性能较好,在各种暴露条件下,其力学性能没有明显退化;玻璃纤维增强复合材料（GFRP）的耐久性能略差,水环境、碱环境、湿热环境以及冻融循环对其均产生了较大影响.粘结剂试件在人工加速老化曝露试验后,其外观颜色和力学性能均发生一定的变化.     

双向应力作用下钢筋混凝土板非线性本构关系

以复杂几何形状、边界条件及配筋形式的钢筋混凝土薄板为研究对象,根据钢筋混凝土有限元理论,以三角形分层组合式的弹性薄板弯曲单元为基础,研究了混凝土为各向异性材料在双向应力作用下的本构关系。