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筋力学性能试验研究及混杂效应分析

介绍了FRP筋及锚具的设计与制作方法,FRP筋抗拉强度、弹性模量、延伸率等力学性能试验方法,对FRP筋拉伸试验结果进行了统计分析,给出了用于FRP筋混凝土结构设计的力学性能指标,提出了混杂纤维FRP筋设计思路.试验结果表明,FRP筋应力-应变关系呈线性变化,弹性模量、延伸率小于钢筋,强度-质量比、耐久性等方面明显优于钢筋,作为一种新的混凝土结构抗拉材料切实可行.     

喷射短切纤维聚合物材料的受拉性能及计算方法研究

为研究新型喷射短切纤维聚合物(FRP)加固材料的受拉力学性能及计算方法,对13组喷射FRP复合材料试件进行了受拉试验研究,分析其破坏模式、应力-应变及抗拉强度、弹性模量、断裂伸长率等主要力学性能指标,并对纤维种类、树脂种类、纤维体积率、纤维长度、复合材料厚度及试件切割方向等影响因素展开了研究。然后在试验基础上,建立了喷射FRP复合材料的抗拉强度理论计算模型,并与试验结果进行了对比。研究表明:喷射FRP材料的受拉性能受上述因素影响较大;所建计算模型可以较好地反映上述因素影响,计算出的各种喷射FRP材料的抗拉强度具有一定的安全裕度,可以用于实际工程的设计。     

FRP约束ECC的轴压性能试验与理论研究

为了研究纤维增强聚合物(FRP)约束高韧性水泥基复合材料(ECC)轴压性能,进行了33个FRP约束和3个未约束ECC圆柱的轴压试验,测定了应力-应变曲线,分析了纤维布种类和层数对约束圆柱轴压性能的影响。结果表明:FRP约束能有效提高ECC的强度和极限应变;影响约束ECC抗压强度的主要因素是约束比;影响极限应变的主要因素是约束比和约束刚度。基于试验结果,提出了强度和极限应变的预测公式,其预测精度较高;对Samaan模型中的f_0和E_2进行了修正,改进后的模型能更精确地预测FRP约束ECC的应力-应变关系。     

基于非接触式观测技术的FRP/ECC复合材料反复受拉本构关系模型

考虑不同种类的纤维复合材料(FRP)格栅、格栅层数及加卸载循环方式,采用非接触式观测技术(DIC)和传统应变片测量方法,对FRP格栅与ECC复合材料试件进行了单轴反复拉伸试验,研究复合材料的轴向抗拉力学性能,验证DIC非接触式观测技术的有效性。在试验结果的基础上,提出了FRP/ECC复合材料反复受拉本构关系模型。试验结果表明,玄武岩(BFRP)格栅/ECC能充分地发挥纤维格栅的材料性能和ECC基体的高延伸性和多点开裂特性,显著提高ECC基体的极限抗拉强度。不同循环加载方式对FRP/ECC复合材料试件的加卸载路径有显著影响,但对其极限应力/应变的影响较小。BFRP/ECC复合材料的变形恢复能力要优于CFRP/ECC复合材料的变形恢复能力。DIC非接触式观测技术能有效地捕捉到试件的开裂,观测裂缝的萌生、发展过程,获得破坏形态,获得应力-应变全曲线。计算结果表明,建议的应力-应变关系模型与试验结果吻合较好,可以有效地预测FRP/ECC复合材料的反复受拉本构关系。     

长期荷载作用下FRP约束混凝土应力-应变关系分析模型

为研究长期荷载作用下FRP(纤维增强复合材料)约束混凝土的变形和应力-应变关系,先通过8 616个混凝土徐变数据和4 320个混凝土收缩数据的分析,选择GL2000模型和Findley模型分别作为混凝土和FRP的徐变模型;然后根据FRP约束混凝土的平衡条件和几何条件,提出了长期变形的计算方法;最后采用考虑初始应力的FRP约束混凝土圆柱的极限应力、应变计算公式,并基于Teng模型的轴向-侧向应变关系和Mander本构模型的主动约束方程,采用增量迭代方法,建立了长期荷载作用下考虑初始应力的FRP约束混凝土应力-应变关系的分析模型,并与试验结果进行了对比。研究结果表明,采用提出的长期变形计算方法和混凝土应力-应变分析模型得到的约束混凝土应力-应变曲线与试验曲线吻合较好。     

大应变纤维增强复材-混凝土-高强钢组合实心圆柱轴压试验研究

纤维增强复合材料(FRP)被越来越广泛应用于土木工程的新建结构中,FRP与传统建筑结构材料(混凝土或钢材等)组合形成的组合柱是最常见的形式之一。聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET) FRP是一种基于回收旧塑料的环保型大应变FRP。通过试验研究了PETFRP-混凝土-高强钢组合实心圆柱在单调与往复轴压荷载作用下的力学性能,试验参数为PETFRP层数和加载方式。试验研究结果表明:PETFRP-混凝土-高强钢组合实心圆柱具有显著的承载力和变形能力,PETFRP管、混凝土与内钢管存在良好的相互作用,试件中内钢管的屈曲破坏被有效限制,使其屈服后强度被充分利用。单调轴压下组合柱荷载-应变曲线为具有单调上升趋势的双线性曲线,循环轴压下荷载应变曲线能够较好地与单调轴压下试件的包络线重合。指定卸载应变处多次循环加载时,塑性应变表现出累积效应,循环增加导致在指定卸载应变处恢复应力下降和极限轴向应变降低。     

高温后再生混凝土应力-应变曲线研究

完成了高温对不同替代率再生混凝土的强度及受压应力-应变关系曲线影响的试验研究。研究结果表明：再生混凝土的受压强度、弹性模量随着温度的升高而明显下降，其峰值应变随着温度的升高而不断增加。基于试验结果，给出了高温后再生混凝土的应力-应变关系式，并与试验结果吻合较好。     

控轧控冷型高强钢高温下的力学性能试验研究

通过稳态法进行了控轧控冷(TMCP)型Q550高强钢在不同温度下的力学性能试验研究,得到常温及200～800℃9个不同高温下钢材的表观特征、应力-应变关系与基本力学性能参数,包括弹性模量、屈服强度、抗拉强度及断后伸长率.结果表明:应力-应变关系曲线在常温时有屈服平台而高温下没有,在超过300℃的高温下曲线形状不同;温度...     

棉花秸秆水泥基砌块材料单轴受压性能研究

配置3种不同强度等级棉花秸秆水泥基砌块,进行单轴受压试验。研究棉花秸秆水泥基砌块在单轴受压状态下的破坏过程与形态,分析材料抗压强度、弹性模量、泊松比、应力-应变全曲线、峰值应变、极限应变等单轴受压力学性能;提出3种不同强度等级棉花秸秆水泥基砌块材料的应力-应变全曲线本构方程,并与普通混凝土砌块的应力-应变全曲线对比。结果表明:棉花秸秆水泥基砌块材料呈剪切破坏;棉花秸秆在水泥基砌块中的拉结作用提高了材料的残余强度与稳定承载能力;用两段式方程对棉花秸秆水泥基砌块应力-应变全曲线进行拟合的结果与试验结果吻合较好。     

预应力FRP材料改善含斜裂纹钢板疲劳性能研究

采用边界元法软件BEASY对钢板Ⅰ/Ⅱ复合型疲劳裂纹的扩展进行数值模拟,其中等效应力强度因子与裂纹扩展率分别采用Tanaka公式与Paris公式计算。比较了最大周向应力准则与最小应变能密度准则对裂纹形态的影响。鉴于纤维增强复合材料(FRP)的多样性,对比了两种不同弹性模量FRP材料对钢板的补强效果。对预应力改善钢板疲劳性能进行参数分析,结果显示:粘贴预应力FRP能提高钢板疲劳寿命,而且随着预应力的增大改善效果将更为显著。     

FRP约束混凝土圆柱应力-应变关系模型

近年来,已有不少纤维增强复合材料(Fiber reinforced polymer,简称FRP)约束混凝土圆柱的应力-应变关系模型,然而有学者指出,现有模型较难得到预测误差分别小于14%和35%的抗压强度模型和极限应变模型,因此FRP混凝土圆柱应力-应变关系的极限状态(即抗压强度fcc'和极限应变εcc)尚未得到较准确地预测。本文建立在较大数据库(418个试验数据)基础上,回归得到精度较高的强度模型和极限应变模型,进而得出预测趋势较好的两段式应力-应变关系模型,通过与现有模型的比较,本文模型能够对不同尺寸和不同约束水平的FRP约束混凝土圆柱的强度、极限应变和应力-应变关系做出较满意的预测。     

聚乙烯醇纤维水泥基复合材料受压弹性模量试验研究

采用尺寸为150 mm×150 mm×300 mm的棱柱试件对聚乙烯醇纤维水泥基复合材料PVAECC进行轴心受压弹性模量的试验研究。采取连续加载的方式,通过应力-应变曲线获取原点切线模量以及一定应力比下的割线模量。对不同试验标准下的弹性模量取值进行分析对比,研究PVA纤维体积分数以及材料抗压强度对弹性模量的影响。试验表明,PVA-ECC材料的弹性模量随材料抗压强度的提高而提高,且PVA纤维掺量对水泥基复合材料的弹性模量有一定影响。     

基于非接触式观测技术的FRP/ECC复合材料#br# 反复受拉本构关系模型

考虑不同种类的纤维复合材料（FRP）格栅、格栅层数及加卸载循环方式,采用非接触式观测技术（DIC）和传统应变片测量方法,对FRP格栅与ECC复合材料试件进行了单轴反复拉伸试验,研究复合材料的轴向抗拉力学性能,验证DIC非接触式观测技术的有效性。在试验结果的基础上,提出了FRP/ECC复合材料反复受拉本构关系模型。试验结果表明,玄武岩（BFRP）格栅/ECC能充分地发挥纤维格栅的材料性能和ECC基体的高延伸性和多点开裂特性,显著提高ECC基体的极限抗拉强度。不同循环加载方式对FRP/ECC复合材料试件的加卸载路径有显著影响,但对其极限应力/应变的影响较小。BFRP/ECC复合材料的变形恢复能力要优于CFRP/ECC复合材料的变形恢复能力。DIC非接触式观测技术能有效地捕捉到试件的开裂,观测裂缝的萌生、发展过程,获得破坏形态,获得应力-应变全曲线。计算结果表明,建议的应力-应变关系模型与试验结果吻合较好,可以有效地预测FRP/ECC复合材料的反复受拉本构关系。     

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.     

活性粉末混凝土力学性能试验

为了研究活性粉末混凝土(RPC)的基本力学性能,在查阅各国相关文献的基础上,进行了一系列RPC力学性能试验和试验数据分析,得到了RPC的抗压强度、劈裂强度、弹性模量、泊松比、钢筋与RPC的黏结强度等数据,比较了钢筋在RPC和普通混凝土(NC)中的黏结性能,分析了RPC的应力-应变关系。结果表明:RPC的棱柱体应力-应变关系曲线接近于直线,为脆性材料;其力学性能总体上优于普通混凝土;泊松比可取为0.2,劈裂强度、弹性模量及轴心抗拉强度等可采用普通混凝土的经验公式进行计算。     

高温时高强混凝土强度和变形的试验研究

通过对高强混凝土 (C60 ,C80 )高温时力学性能的试验研究 ,得出了高强混凝土立方体抗压强度 ,峰值应力 ,峰值应变及弹性模量随温度的变化规律 ,并与普通强度混凝土 (C3 0 )高温力学性能进行了比较 ,给出了高温时高强混凝土应力—应变全曲线公式     

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.     

不同应变速率下再生混凝土单轴受压力学性能研究

设计并完成60个再生混凝土棱柱体试块,利用电液伺服万能试验机对设计强度等级为C30,C40的2种再生混凝土试块进行应变速率为10-5/s~10-2/s范围内的单轴受压本构关系试验,得到不同应变速率下的应力-应变全曲线。通过试验特征点及应力应变关系曲线,分析应变速率与应力应变关系和混凝土抗压后破坏形态、强度、弹性模量等关系。试验结果表明:随着应变速率的增加,应力-应变全曲线形状基本无变化,而抗压强度、峰值应变等则呈显著增长趋势,当应变速率为10-2/s时,设计强度等级为C30,C40再生混凝土的抗压强度较准静态(10-5/s)抗压强度分别提高12.5%,14.2%,峰值应变分别提高16.97%,17.92%,弹性模量则受应变速率的影响较小。