FRP约束混凝土柱的研究现状与展望

从力学性能、耐久性、对性能不足混凝土柱的修复和加固、数值模拟以及FRP-混凝土-钢新型组合柱等方面对近几年来纤维增强复合材料(FRP)约束混凝土柱的研究现状进行了介绍,针对其中存在的问题给出了相应的建议并探讨了今后可能的发展趋势,以期促进FRP约束混凝土柱在结构工程领域研究和应用工作的开展.     

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。     

FRP混凝土柱力学性能研究现状

阐述了 FRP混凝土柱在力学性能方面的理论研究,从纤维增强复合材料的种类、土木工程应用、发展前景等三方面总结了 FRP混凝土柱力学性能的研究进展.最后通过和钢管混凝土柱的对比分析,研究FRP混凝土柱力学性能的优势,对FRP混凝土柱的进一步研究方向进行补充.     

FRP-混凝土-钢新型组合柱的研究进展

FRP作为一种轻质高强、抗腐蚀和耐疲劳的新型结构材料,在混凝土结构修复加固中得到广泛应用。近年来,国内外学者为了更好地发挥传统材料的优点,将FRP与混凝土和钢材进行组合,提出了FRP约束钢管混凝土柱、FRP约束钢骨混凝土柱和FRP-混凝土-钢混合双管柱等多种新型组合柱。在此,围绕这三类新型组合柱的研究现状进行介绍,为FRP-混凝土-钢组合柱在工程领域的进一步研究和应用提供参考。     

FRP管混凝土组合柱的研究现状与展望

FRP管混凝土组合柱具有良好的耐腐蚀性能、抗震性能、节约模板等优点,在各种结构中具有广泛的应用前景。除常规的FRP管混凝土柱外,还包括FRP管钢筋混凝土柱、FRP管钢骨混凝土柱以及FRP管-混凝土-钢管组合柱。本文回顾了FRP管混凝土组合柱的发展过程和研究现状,包括轴压、偏压状态下的力学性能、抗震性能等方面的研究,并提出了需进一步深入研究的问题。     

FRP管-混凝土-钢管组合柱力学性能的试验研究和理论分析

FRP管-混凝土-钢管组合柱(DSTC)是一种新型组合构件,由FRP外管、钢内管以及两者之间填充的混凝土三部分组成,三种材料的协同互补和共同工作使该组合柱具有许多优于现有组合构件的力学性能。本文阐述了该新型组合构件的截面形式,介绍了构件轴心受压和四点弯曲试验的结果,并分析和探讨了其力学性能。试验结果表明,尽管DSTC内部空心,但FRP外管仍然可以对混凝土提供有效的约束,使构件具有良好的延性。基于轴心受压试验所得到的应力-应变曲线,对受弯构件进行了截面分析,分析结果与试验结果基本吻合。     

FRP混凝土组合柱研究进展综述

近些年,FRP-混凝土组合结构在实际工程中的应用日益增多,这种新型的组合构件较传统构件具有更多性能上的优势。本文总结了近些年关于FRP-混凝土组合柱的研究进展,对各种组合形式进行介绍,并对FRP-混凝土-钢管新型组合柱进行重点论述。综述了该种类型柱的提出背景,研究进展,主要研究结论,并对后续研究提出建议。     

FRP-钢复合管约束UHPC轴压短柱试验研究

对10个FRP-钢复合管约束UHPC短柱和4个钢管约束UHPC短柱进行了轴心受压试验,分析了钢管厚度、FRP层数和种类对FRP-钢复合管约束UHPC短柱轴压力学性能的影响规律。研究结果表明:随着钢管厚度增加,FRP-钢复合管约束UHPC短柱的极限荷载和强化阶段的平台强度均增大;增加FRP层数可以提高短柱的极限荷载和对应轴向变形;钢管厚度和FRP层数相同时,与GFRP相比,CFRP对短柱承载力的提高幅度较大;FRP与钢管黏结较好时,FRP与钢管能够协同工作。     

FRP管型钢混凝土组合短柱试验研究

通过12根FRP管型钢混凝土组合短柱进行了轴压试验,研究了含钢率、混凝土强度及FRP管壁厚等对组合柱的受力性能影响。试验结果表明:FRP管型钢混凝土短柱受压破坏区为端部1/3范围处,试件破坏时未出现倒塌现象;组合柱承载力随着试件含钢率的增加而增加,变化幅度较为明显;组合短柱承载力随着FRP管壁厚的增加而增加,壁厚的变化对内部型钢的受力影响较小;随着混凝土强度的增加,试件的承载力增加。     

FRP-高强混凝土-带肋高强钢管双壁空心柱抗震性能试验研究

纤维增强复合材料（FRP)-混凝土-带肋钢管双壁空心柱（R-DSTCs)是由外部FRP管、内部带肋钢管以及夹层填充的混凝土组合而成的新型组合柱,钢管中的加劲肋能够有效延缓钢管的向内屈曲,提高传统FRP-混凝土-钢双壁空心柱（DSTCs）的承载能力和变形能力。本研究开展了3个DSTCs试件（2个R-DSTCs和1个DSTCs）的拟静力试验,揭示了钢管带肋数量对R-DSTCs抗震性能的影响。同时为充分发挥该组合柱轻质高强的性能,在柱中使用了Q690高强钢管和C60高强混凝土。研究结果表明,R-DSTCs具有优异的抗震性能,钢管上的加劲肋能够有效提升R-DSTCs的承载力、刚度和耗能能力。     

影响FRP约束混凝土柱力学性能参数的实验研究

为建立FRP约束钢筋混凝土柱合理的设计方法,必需明确各因素对FRP约束混凝土柱力学性能的影响。本文归纳了已有的影响FRP约束混凝土柱力学性能的参数的研究成果,并分析了研究中存在的不足。通过对大量实验研究成果的总结分析,探讨FRP约束混凝土柱有待进一步解决的问题,并展望了FRP约束混凝土柱的力学性能的发展前景。     

FRP约束混凝土压弯构件力学性能的理论分析

利用FRP约束混凝土的应力 -应变关系模型 ,采用数值方法 ,对FRP约束混凝土压弯构件的荷载 -变形关系进行了全过程分析 ,据此考察了FRP极限强度、混凝土强度、含FRP率和长细比等参数对该类构件力学性能及承载力的影响 ,可供有关工程实践参考     

钢管再生混合短柱的轴压性能试验

为揭示钢管再生混合短柱的轴压性能,通过17根试件的轴压试验,考察钢管再生混合短柱与钢管混凝土短柱的7d和28d轴向受力行为,比较二者的刚度、强度和延性。根据国内外钢管混凝土结构设计标准,对试件的抗压承载力进行计算,基于计算结果与试验结果的对比,建议钢管再生混合短柱的抗压承载力计算公式。研究结果表明:①虽然钢管再生混合短柱采用了32%～35%的废弃混凝土,但其轴向受力性能却与全现浇钢管混凝土短柱相当。②根据我国标准JCJ01—89给出的钢管再生混合短柱的抗压承载力计算结果与试验结果吻合较好。     

Behavior of FRP–concrete–steel double skin tubular members under lateral impact: Experimental study

In this paper, an experimental investigation on the impact performance of FRP–concrete–steel double skin tubular members is presented. Twenty-four tests were carried out to examine the failure modes and the time histories of the impact forces, lateral deformations and strains. The effects of the impact energy and number of FRP layers on the impact behavior of the double skin tubular members were discussed. The results show that FRP–concrete–steel double skin tubular members behave in a ductile manner; there is a long stabilized stage of impact forces and the residual deformation mainly results from the cracking of FRP and concrete, as well as the overall bending deformation. The confinement of the outer FRP layers in the hoop direction to the sandwiched concrete in the composite members is small during the whole impact process. However, increasing the number of the outer FRP layers is somewhat beneficial to improve the dynamic resistance ability. The effect of the impact energy on the dynamic response of the composite members is significant. The difference between the FRP–concrete–steel double skin tubular members, concrete filled double skin steel tubes and concrete filled steel tubes is discussed based on the test results in this paper.     

FRP约束钢管混凝土柱轴心受压极限承载力

应用第四强度理论和三向应力状态下的混凝土破坏准则推导出了约束钢管混凝土柱轴心受压的极限承载力计算公式,并分析了工作机理。算例表明,在钢管混凝土柱的外围设置横向约束件可以提高钢管混凝土柱的承载力。推导出的计算公式为约束钢管混凝土柱的设计提供了理论依据。     

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。     

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。     

高温后中空夹层钢管再生混凝土短柱的加固性能研究与分析

针对高温煅烧后的再生混凝土进行荷载特性研究,设计了三种再生骨料取代率(0%,50%和100%)的中空夹层钢管再生混凝土短柱,研究了高温后钢管再生混凝土短柱及其加固后的力学性能,比较了截面形式、再生骨料取代率以及玄武岩纤维对其承载力、应变和位移的影响。结果表明,截面形式对承载力的影响最大。最后,利用再生骨料取代率、温度对其抗压强度的影响关系,尝试建立中空夹层钢管再生混凝土轴压强度承载力关于截面形式、约束系数、温度、再生骨料取代率以及外加固纤维布约束面积等变量的相关关系式,并通过试验数据加以验证。     

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