FRP网格约束混凝土圆柱的抗震性能

对纤维增强聚合物(FRP)网格约束混凝土圆柱进行了轴压荷载试验;给出了FRP网格侧向约束强度和侧向约束刚度计算公式及FRP网格约束混凝土圆柱的应力-应变关系模型确定方法.在此基础上,进一步完成了FRP网格加固钢筋混凝土圆柱在低周反复荷载作用下的试验,重点探讨了FRP网格加固用量及FRP网格中纵筋是否锚入柱底座对试件承载力和变形能力的影响.结果表明,FRP网格约束后混凝土圆柱的强度和延性有明显提高,约束后的应力-应变关系曲线有无软化段主要与FRP约束量有关,FRP网格加固能明显提高钢筋混凝土结构的承载力和延性等抗震性能.     

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。     

FRP约束混凝土轴压本构模型演进逻辑与研究进展

FRP约束混凝土力学行为的影响因素包括约束方式、材料类型、铺层厚度、核心混凝土强度以及尺寸效应和形状效应。FRP约束混凝土的本构模型研究遵循内在的演进逻辑,研究方法包括试验统计法、理论研究法、数值分析法等。随着FRP材料性能的提升和新型FRP材料的出现,新理论、新方法被不断引入FRP约束混凝土的研究,新成果、新技术必将不断被应用于土木工程实践。     

预测FRP约束混凝土轴压强度的新模型

国内外许多学者根据FRP材料强度计算的约束强度和约束比,提出了不同形式的预测圆截面FRP约束混凝土强度的模型,其结果彼此存在较大差异.本文在分析了大量试验资料后认为试件破坏瞬时FRP产生的有效约束应力与上述约束强度存在不同程度的差距,导致现有模型未能正确体现FRP的约束效应.鉴于FRP强约束混凝土竖向应力超过核心混凝土强度后,它与环向缠绕FRP的拉应变(应力) 间存在良好的线性关系,提出了适用于外包FRP方式,约束刚度比βj在10～150范围内,用约束刚度比βj来预测约束混凝土轴压应力和强度的新模型,以便在给定FRP容许拉应变条件下正确估计FRP约束混凝土实际应力和安全储备.     

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.     

FRP强约束混凝土配筋中长柱稳定系数的研究

本文通过长细比L/ b为4.5～17.5截面经圆弧化处理、外包FRP后的矩形截面的钢筋混凝土柱的轴心受压试验,研究了长细比对稳定承载力的影响.结果表明长细比对FRP约束混凝土柱的稳定承载力影响远比螺旋配筋柱和普通钢筋混凝土柱严重,但当长细比不大于17.5时,其稳定承载力仍比未包裹柱高20%(约束比ξ=0.198)以上.文章还通过FRP强约束混凝土的本构关系、破坏准则的选择及初始缺陷的设置等,成功地利用ANSYS有限元软件对该类柱进行了非线性分析.获得了试件截面形状和约束比ξ等因素对该类柱稳定系数ψ的影响规律,归纳了可供工程设计人员参考的稳定系数的计算公式.     

FRP约束混凝土梁柱节点的研究现状

采用FRP约束混凝土原理进行混凝土框架结构梁柱节点的加固可有效改善节点的强度、刚度、延性和耗能能力,本文从试验研究和理论分析两个方面简要介绍了国内外学者对FRP加固混凝土梁柱节点的研究现状,并进行了分析,指出了目前所开展研究的不足和以后的研究方向.     

FRP约束混凝土与钢管混凝土构件性能比较

FRP约束混凝土和钢管混凝土是两种不同的约束混凝土应用形式，分析表明，对混凝土进行约束，可以提高其承载力和延性；FRP约束下核心混凝土强度提高幅度较大；钢管混凝土构件延性好，破坏时变形较大，而FRP混凝土构件破坏呈脆性，破坏时变形较小，破坏发生突然。     

FRP约束轴心受压混凝土性能的研究

本文对FRP约束混凝土圆柱和矩形柱的性能进行了较系统的研究.研究表明,FRP约束混凝土圆柱后的应力-应变关系曲线可能有软化段,也可能没有软化段.本文建议了FRP约束混凝土圆柱无软化段时极限强度、极限应变的计算公式及应力-应变关系三折线模型.提出了FRP约束圆柱体有软化段时峰值应力、峰值应变、极限应力和极限应变的计算方法及应力-应变关系模型.另外,分析了FRP约束混凝土矩形柱的特点,建议了FRP约束混凝土矩形柱转折点应力、应变、极限应力和极限应变的计算公式.     

预测FRP约束混凝土轴压强度的新模型

国内外许多学者根据FRP材料强度计算的约束强度和约束比,提出了不同形式的预测圆截面FRP约束混凝土强度的模型,其结果彼此存在较大差异.本文在分析了大量试验资料后认为试件破坏瞬时FRP产生的有效约束应力与上述约束强度存在不同程度的差距,导致现有模型未能正确体现FRP的约束效应.鉴于FRP强约束混凝土竖向应力超过核心混凝土强度后,它与环向缠绕FRP的拉应变(应力) 间存在良好的线性关系,提出了适用于外包FRP方式,约束刚度比βj在10～150范围内,用约束刚度比βj来预测约束混凝土轴压应力和强度的新模型,以便在给定FRP容许拉应变条件下正确估计FRP约束混凝土实际应力和安全储备.     

FRP约束混凝土抗压强度研究进展

素混凝土经纤维增强复合材料(FRP)包裹约束后,在三向应力作用下,可提高其抗压强度。通过对碳纤维约束混凝土(CFRP)、芳纶纤维约束混凝土(AFRP)、玻璃纤维约束混凝土(GFRP)及玄武岩纤维约束混凝土(BFRP)相关试验数据的整理总结,分析了影响FRP约束混凝土抗压强度的主要因素。引入约束性能经验系数及混凝土强度影响系数的概念,推导出了统一的FRP约束混凝土标准圆柱体抗压强度计算模型,可为FRP约束混凝土的实际应用提供参考。     

FRP约束钢筋混凝土柱的抗震性能研究现状

纤维增强聚合物(FRP)以其轻质、高强、抗腐蚀、耐疲劳及其温度稳定性而受到土木工程界的日益关注，近年来被广泛地用于各种形式结构的修复和加固。从结构试验、计算理论和计算方法三个方面，阐述了国内外研究者对FRP约束钢筋混凝土柱抗震性能的研究现状，分析了研究中存在的不足，并对FRP约束钢筋混凝土柱的抗震性能今后的研究提出了展望。     

超高轴压比区域约束混凝土柱抗震性能试验研究

对8根混凝土设计强度等级为C40,l₀/b=8.8的约束混凝土柱进行了拟静力试验,其中3根为普通约束混凝土柱,5根为区域约束混凝土柱,分别采用1.10、1.25及1.35设计轴压比。区域约束的方式保证了混凝土的延性及强度的充分发挥,高轴压比有效限制了受拉裂缝的开展,提高了剪压区受荷面积及试件初始刚度。在试验轴压比范围内,区域约束试件水平承载力、延性及耗能能力随轴压增大而增大,同时,箍筋的应力也随轴压比增大而增大,且应力分布均匀,区域约束试件也较普通约束试件的刚度退化幅度小。研究结果表明：区域约束混凝土柱在超高轴压比下具有良好的力学性能及抗震性能,且轴压比越高性能越好;对于区域约束混凝土柱,可适当放宽GB 50011-2010《建筑设计抗震规范》对轴压比的限值。     

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.     

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。     

FRP-钢-混凝土组合柱的研究现状

纤维增强聚合物(FRP)复合材料作为约束材料,已在组合柱中得到了大量研究与应用.其中组合形式主要包括FRP-混凝土-钢混合双管柱、FRP钢管混凝土柱以及FRP型钢混凝土柱.通过回顾和总结近几年国内外对于上述3种组合柱的研究成果,详细分析了组合柱的力学性能,并研究了各种组合柱的受力特点及组合柱中FRP、钢和混凝土3种材料之间的相互作用机理.结果表明:虽然针对FRP-钢-混凝土组合柱已进行了大量试验研究,但理论研究尚不成熟,今后的研究应基于理论分析与试验研究相结合,对FRP-钢-混凝土组合柱进行透彻研究,同时还需有效结合3种材料进行截面设计,从而提高组合柱的力学性能.     

约束混凝土轴心抗压强度计算方法

根据约束效果等效的原则,将方形套箍约束转化为圆形钢管约束,并根据约束混凝土的泊松效应求出了与试件极限承载力对应的钢管环向应力以及混凝土所受约束应力。在确定了约束混凝土轴压强度计算式的基本数学表达形式之后,按混凝土抗压强度和钢筋抗拉屈服强度的不同对大量方形截面轴压混凝土试件进行分类,并通过回归分析得到了与不同类约束混凝土相对应的公式参数。最后,将本方法所提公式的计算误差与其他4种约束模型进行比较。结果表明:本方法公式具有较高的计算精度。     

碳纤维约束混凝土短柱的强度计算

利用极限平衡法，通过分析加固率对约束混凝土性能的影响，对实验数据进行拟合，导出了碳纤维约束混凝土短柱在轴心受压状态下的抗压强度计算公式，指出碳纤维约束混凝土试件的实验数据与该公式的计算结果吻合较好，且公式形式简单，具有实际应用价值。     

镀锌铁丝约束混凝土应力-应变本构研究

为给复杂高层、大跨混凝土结构小缩尺比模型试验中常采用的铁丝约束混凝土的本构模拟提供依据,该文设计了素混凝土、铁丝约束混凝土、钢筋约束混凝土共计13个圆柱,对其进行轴压试验,对比研究铁丝约束混凝土的破坏历程、应力-应变曲线与钢筋约束混凝土的区别,并分析铁丝与普通钢筋对核心混凝土约束作用的区别。结果表明:模型试验中常采用的镀锌铁丝弹性模量仅钢筋的60%左右;与素混凝土相比,铁丝约束混凝土的强度和变形能力均得到显著提高;对于螺旋配箍的钢筋约束混凝土,按Mander模型模拟更为准确;对于螺旋配箍的铁丝约束混凝土,Park模型能很好地估计其峰值压应力,但过低估计其峰值压应力对应的应变和极限压应变;修正后的Park模型能很好地模拟铁丝约束混凝土的应力-应变行为。