FRP筋混凝土板冲切承载力计算方法

基于临界剪切裂缝理论,提出FRP筋混凝土板冲切承载力的计算方法. 该方法考虑拉伸刚化效应的混凝土拉伸应力-应变关系,利用截面分析法确定FRP筋受弯构件的弯矩-曲率关系. 根据混凝土板的变形假定、弯矩-曲率关系以及板的平衡方程,确定FRP筋混凝土板的需求曲线. 收集文献中试验数据对该计算方法进行验证,并将其与其他计算模型进行比较分析. 参数分析结果表明：随着混凝土强度与柱头尺寸的增加,FRP筋板承载力名义应力相应降低,混凝土板的延性呈现增长趋势;随着配筋率与厚度的增加,板冲切承载力的名义应力增大,配筋率与厚度的增加会导致板延性降低,因此在设计中应充分考虑板厚与配筋率对FRP筋混凝土板延性的影响.     

混凝土板带平裂段曲母线冲切锥组合模型

针对受冲切混凝土板中常存在水平受拉劈裂段情况,基于二次抛物线屈服准则,考虑冲切斜锥面混凝土受压和纵筋平面内混凝土受拉极限并存的临界状态,建立了带有沿纵筋平面水平劈裂段（简称平裂段）的曲母线冲切破坏斜锥面组合错动模型,求得了冲切承载力上限解,并进一步推广导出了任意次（含二次）抛物线准则下的冲切抗力统一解;基于理论解,对二次抛物线准则冲切模型进行了简化和可靠度计算,结果表明,简化公式计算值与试验值（231块板）之比的变异系数为0.201,离散性较直母线破坏斜锥面带平裂段组合模型（0.250）更小,且略优于规范公式（0.202）,均值为0.940,明显优于现行规范（0.799）,可供工程设计应用。     

纤维塑料筋混凝土梁承载力计算方法的研究

建立了纤维塑料筋（FRP筋）混凝土及预应力混凝土梁承载力的计算办法，该方法将抗弯及抗剪承载力计算进行了综合考虑，与实际受力情况更为吻合，便于进行计算机模拟，并且针对FRP筋的特点考虑了目前一些规范通常所忽视的参数。最后将电算结果与试验结果进行了对比，结果吻合良好。     

玻璃纤维增强复合材料筋与超高性能混凝土之间粘结-滑移本构模型

为研究玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋与超高性能混凝土(UHPC)之间的粘结性能，故基于相关文献中153个拉拔试验和42个梁式试验的数据，系统分析了FRP筋直径、相对粘结长度、相对保护层厚度、超高性能混凝土抗压强度、FRP筋表面形态和试验方法对玻璃纤维增强复合材料筋粘结强度的影响规律，通过回归分析和区间预测提出了超高性能混凝土中玻璃纤维增强复合材料筋与粘结强度和锚固长度的计算公式。对比分析了已有FRP筋与普通混凝土之间的粘结-滑移本构模型，基于CMR模型提出了绕肋玻璃纤维增强复合材料筋与超高性能混凝土之间粘结-滑移本构模型的计算公式。上述公式计算结果与试验结果均吻合良好，并可为工程设计及后续研究提供依据。     

混凝土板受冲切承载力计算方法探讨

基于试验构件的冲切机理和受力特征,采用刚塑性模型和双剪应力三参数强度理论,对四边支承钢筋混凝土矩形板在矩形受力荷载作用下的冲切承载力进行极限分析,求得混凝土板冲切承载力的理论计算公式.在此基础上,考虑混凝土板中抗弯纵向钢筋的作用,提出混凝土板极限冲切承载力的建议计算公式.与试验数据比较表明,该公式的计算结果与试验结果吻合良好.     

考虑黏结-滑移效应的FRP筋混凝土受弯构件裂缝宽度计算方法

由于纤维增强聚合物(FRP)筋的弹性模量较低,FRP筋混凝土梁的设计状态通常采用其在正常使用极限状态下的裂缝宽度来控制,故准确预测最大裂缝宽度对FRP筋混凝土梁的设计及应用至关重要。FRP筋混凝土梁裂缝宽度的计算公式依然沿用我国《纤维增强复合材料建设工程应用技术规范》(GB 50608—2010)中的半经验计算公式,计算结果偏小。相较于经验公式,基于应力传递的数值计算模型可以充分反映开裂混凝土和FRP筋之间应力重分布的复杂特性。因此,在综合考虑FRP筋与混凝土间的黏结-滑移效应、裂缝间混凝土拉伸硬化效应以及材料非线性本构关系等问题的基础上,建立了FRP筋混凝土梁裂缝宽度计算的数值模型。数值分析中采用了两种黏结应力-滑移本构模型,通过对比可得,本构模型的选取对计算结果具有较大的影响。将数值模型计算结果与试验结果和按规范中公式计算的结果进行对比后发现:试验梁纯弯区短期平均裂缝宽度的模型预测结果与试验结果较为接近,两者比值的均值为0.92;按修正后的公式计算,结果更精确。     

板柱节点承载力计算方法研究进展

为促进板柱节点承载力研究的进一步开展,在简要介绍了国内外板柱节点发生破坏引起板-柱结构坍塌的工程事故之后,指出了板柱节点承载力计算方法存在的问题。论述了板柱节点发生冲切或弯冲破坏的破坏面倾角的试验结果和预估公式,针对按预估公式所得破坏面倾角计算值与试验值存在较大偏差的情况,提出了将板柱节点承载力试验结果置于以冲切和弯冲破坏面的倾角为纵坐标、分别以纵筋配置特征值ρf_y/f_c和冲跨比λ=(ΣM_i)/[Σ(V_ih_0i)]为两个横坐标的三维坐标系中拟合获得破坏面倾角的思想。针对中国GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》板柱节点承载力计算仅给出了冲切承载力公式,分析了国内外已有板柱节点承载力计算公式以及各公式中板的截面高度的影响。分析结果表明：板柱节点承载力计算应按冲切破坏、弯冲破坏和直冲破坏区别对待,计算时应合理考虑冲切或弯冲破坏面的倾斜角度,板柱节点承载力计算应综合考虑冲跨比和纵筋配置特征值等关键参数的影响,应进一步完善板柱节点发生直冲破坏的判据及承载力计算方法。     

基于双剪统一强度理论的FRP约束混凝土的承载力

外包纤维复合材料(FRP)约束混凝土,可以有效的提高混凝土的承载力和延性.本文系统总结了几种较为典型的FRP约束混凝土承载力的计算方法,通过对已有大量试验研究结果的分析,指出FRP约束混凝土的性能主要取决于FRP对混凝土的约束效果.根据双剪统一强度理论和静力平衡条件,建立了FRP约束混凝土的承载力的计算模型.该模型反映双向FRP约束混凝土的特点,主要考虑了约束效应系数、非约束混凝土的强度以及FRP材料的性能等因素对约束混凝土承载力的影响.模型计算结果与试验数据吻合较好.     

FRP筋混凝土梁粘结滑移力学性能数值分析

为了研究FRP筋与混凝土之间的粘结性能以及FRP筋与FRP筋混凝土构件的力学性能,采用ABAQUS建立FRP筋混凝土梁有限元数值模型,模型中混凝土采用塑性损伤模型,FRP筋采用线性单元.FRP筋单元和混凝土单元采用非线性弹簧单元连接,通过选取粘结滑移本构、锚固长度计算公式和调整添加弹簧的数量以及位置来考虑粘结滑移对FRP筋混凝土梁受力性能的影响.数值模拟结果与文献试验结果具有较好的一致性,验证了该有限元模型的正确性,所得结果对FRP筋混凝土结构试验具有一定的指导作用.     

FRP筋与混凝土粘结滑移数值模拟

目的对FRP筋与混凝土粘结滑移性能进行数值模拟.方法利用ANSYS非线性有限元程序,对混凝土、FRP筋以及两者之间的粘结滑移作用分别采用不同的单元类型,考虑各材料及其之间的本构关系,对FRP筋混凝土拉拔试件建立分离式的有限元模型,并对其进行计算分析,进一步将计算结果与试验结果进行对比分析.结果对比研究表明,拉拔试件的荷载-加载端、自由端滑移曲线与试验曲线相比,两者吻合较好,且荷载-加载端滑移曲线与试验曲线的吻合程度比自由端要好.另外,模拟得到的试件极限荷载、粘结应力峰值与试验结果均吻合较好,而其相对应的滑移计算值与试验结果相比略大.结论ANSYS非线性有限元程序能够有效地模拟FRP筋和混凝土之间的粘结滑移作用,可以得到较为准确的极限状态值,也能较为准确地模拟粘结滑移的真实受力过程.     

FRP约束混凝土圆柱体本构关系模型

在FRP约束混凝土圆柱体试验的基础上,系统地评估了已有的FRP约束混凝土圆柱体强度模型及应力应变本构关系模型。将已有的强度模型分为两类,即基于钢箍约束混凝土强度模型和基于试验的经验公式。通过与大量的试验数据比较,指出了已有强度模型的不足之处。应用数理统计的方法建立了FRP约束混凝土圆柱体强度及峰值应变计算公式。在分析试验数据的基础上,提出了FRP约束混凝土圆柱体三阶段本构关系模型。计算结果表明,本文提出的FRP约束混凝土圆柱体强度模型及本构关系模型与试验值吻合较好。     

预应力FRP筋混凝土梁在低周反复荷载下的恢复力模型

作为一种新型建筑材料,FRP具有轻质、高强、耐腐蚀等优点,非常适合作为预应力筋材料.通过4根预应力FRP筋混凝土梁在低周反复荷载下的试验研究,根据预应力FRP筋混凝土梁在低周反复荷载下滞回曲线的特点,提出了适合于预应力FRP筋混凝土梁的弯矩-曲率恢复力模型,并与试验结果进行了比较,计算模型与试验结果吻合良好。     

FRP混凝土连续梁延性的试验分析

结合已有的国内外学者的研究成果,针对FRP筋的受力性能和FRP筋混凝土梁的受力特点,对3根FRP筋混凝土连续梁和2根FRP筋简支梁的受弯性能进行了试验研究。考察了FRP筋配筋率的变化对梁变形性能的影响,得出裂缝发展规律,总结了FRP筋混凝土连续梁的荷载-挠度变化规律;利用试验结果,计算和分析了FRP筋混凝土梁的延性。     

高温下FRP加固钢筋混凝土板非线性分析

为了给FRP加固钢筋混凝土板的耐火性能研究提供数值计算方法,实现FRP加固板高温下的热-力学耦合分析,在合理选取混凝土、钢筋及FRP材料力学性能参数的基础上,编制了FRP加固板高温下的非线性有限元分析程序,程序的有效性得到了已有试验结果的验证.基于程序对薄涂型防火涂料厚度、载荷比、混凝土板纵筋配筋率、FRP加固量、混凝土板厚及钢筋保护层厚度等对影响加固板跨中位移的相关参数进行计算分析.结果表明:防火涂料厚度、火灾载荷比以及FRP加固量对加固板耐火性能有显著影响;混凝土板厚及钢筋保护层厚度也对火灾下的加固板挠度产生影响;而跨中挠度随混凝土板纵筋配筋率的变化不明显.     

FRP筋与混凝土粘结性能研究进展及本构模型改进

近年来,FRP（纤维增强聚合物）筋代替钢筋在混凝土结构中得到越来越广泛的应用。与钢筋相比,FRP筋具有各向异性、非均质、表面形式不同等特性,这导致FRP筋与混凝土之间的粘结机制不同于钢筋与混凝土。为全面了解FRP筋与混凝土之间的粘结性能,收集数据建立由342个拉拔试验试件组成的数据库,分析粘结性能与各因素之间的关系,对没有达成一致结论的观点进行补充和讨论,分析高温、冻融循环、电解质溶液对FRP筋与混凝土粘结性能的影响;校核常用的粘结-滑移本构模型的计算精度,基于建立的试验数据库,提出新的精度更高的粘结-滑移本构上升段表达式。     

FRP混凝土板的非线性分析研究

由于钢筋的抗腐蚀性能较差,在自然环境或使用环境较恶劣的条件下,钢筋混凝土结构常因为钢筋的锈蚀而导致结构的强度失效和破坏。随着技术的发展,生产发明了抗腐蚀性能非常好的FRP筋,且用FRP筋作为混凝土结构加强筋的应用和研究,越来越引起土木工程界和学术界的重视。本研究构造一个无剪力自锁的四边形层叠板单元,以进行中厚度FRP混凝土板的非线性分析研究。Timoshenko梁函数用来构造单元的弯曲形函数。单元模型中考虑FRP筋的脆断行为,混凝土材料的非线性行为包括拉伸、压缩、开裂和拉伸强化等行为及结构几何非线性行为。运用该四边形层叠板单元,对典型的FRP混凝土板进行了非线性分析研究。将数值分析结果和实际实验室试验结果进行了比较,以验证该非线性分析的有效和正确性。     

浮石混凝土板抗冲切性能试验研究

本文根据１０块无腹筋浮石混凝土板和９块已抗冲切用梳浮石混凝土板的冲切试验研究，总结了浮石混凝土板受冲切时的工作性能和影响抗冲切承载力的因素；并与普通混凝土板抗冲切性能进行对比，提出了抗冲切承载力计算公式．     

高温下FRP筋与混凝土的粘结性能

为研究FRP筋与混凝土在高温下的粘结性能,对表面喷砂的GFRP、BFRP筋混凝土进行了高温下的拉拔试验,得到20～350℃温度范围内粘结强度及滑移曲线随温度的变化规律.试验结果表明,高温下FRP筋与混凝土粘结性能的衰减集中出现在树脂的玻璃软化温度区间,结合材料热分析的试验结果,本文提出了FRP筋与混凝土的粘结强度随温度的衰减模型,该模型以树脂玻璃化温度t和热分解温度n为控制参数,具有较强的通用性并可应用于其他树脂材料和纤维类型的FRP筋中.高温中FRP筋与混凝土的粘结破坏模式为FRP主筋与喷砂层间的界面剥离破坏,根据高温下二者粘结受力的特点,本文首次提出了高温中FRP筋与混凝土的四阶段粘结滑移模型,该模型以常温下的CMR、mBEP模型为原型,通过回归高温拉拔试验的变化规律以得到模型中的各项参数.经验证该滑移模型与常温及高温拉拔试验结果具有较好的吻合性,可指导应用于FRP筋混凝土构件的抗火设计中.     

FRP约束混凝土柱强度和极限应变模型的比较

收集了大量试验数据,对已有的预测FRP约束混凝土柱强度和极限应变模型进行了评估。在保持已有模型预测圆形截面试件准确性的基础上,考虑截面有效约束,提出了对FRP约束圆形截面和矩形截面混凝土柱均适用的改进的强度和极限应变模型。评估结果表明,已有模型中对强度的预测要好于对极限应变的预测。Gampione强度模型对所有试件整体预测较准确,Lorenzis极限应变模型对圆形截面试件预测较准确。与试验数据和已有模型的对比表明,该文模型预测更准确,且计算更简便,可用于实际工程中对强度和延性的预测。     

FRP筋-混凝土双向板冲切性能有限元模拟试验分析

借助有限元通用软件ANSYS的结构建模及后期处理分析功能,开展了形心局部荷载作用下的7块玄武岩纤维增强复合材料筋(BFRP筋)-混凝土方形板的冲切受力有限元模拟试验,探讨了板体混凝土强度等级、BFRP筋配筋率、板的边长比等参数变化对BFRP筋-混凝土双向板荷载与挠度曲线的影响,分析了BFRP筋混凝土双向板受力过程和其冲切性能的影响因素。