考虑尺寸效应的FRP约束混凝土轴压圆柱的本构模型和变参数研究

在现有标准试件的FRP约束混凝土本构模型基础上,提出了考虑尺寸效应的FRP约束混凝土轴压圆柱的本构模型。应用该模型对国内外大量不同尺寸的FRP约束混凝土轴压圆柱试件进行计算,计算曲线与试验曲线比较,结果整体吻合良好。表明所提出的本构模型不仅能考虑尺寸效应的影响,还对不同材质的FRP约束混凝土具有较好适用性。最后应用所提出的本构模型进行变参数研究。研究表明,在约束应力相同时,随试件尺寸增大,FRP约束混凝土轴压圆柱极限应力和极限压应变均下降。其下降幅度,随混凝土强度减少而增加。即FRP约束普通混凝土的尺寸效应较FRP约束高强混凝土明显。另外,混凝土强度相同时,约束应力较大(强约束)的FRP约束混凝土的尺寸效应比约束应力较小(弱约束)的FRP约束混凝土小。     

RP约束混凝土柱徐变特性的理论分析

提出了FRP约束混凝土的徐变分析模型和计算方法 ,分析了加载龄期和持荷时间、轴压比、含FRP率、FRP强度和混凝土强度等因素对徐变特性的影响规律。然后提出考虑徐变影响后的FRP约束混凝土在轴心受压时的应力 -应变关系模型 ,在此基础上 ,利用数值方法计算出FRP约束混凝土轴心受压构件考虑徐变影响的荷载 -变形关系全过程曲线 ,并分析了轴压比、长细比、含FRP率、FRP强度和混凝土强度等不同参数情况下徐变对FRP约束混凝土柱承载力的影响     

CFRP约束圆形混凝土柱尺寸效应试验研究

目前的纤维增强复合材料(简称FRP)约束混凝土柱的强度、极限应变和应力应变关系等模型,基本都是在小尺寸柱(φ150 mm×300 mm)试验数据基础上建立的。由小尺寸柱试验基础上建立的模型是否适用于工程中常见的大尺寸柱,即FRP约束混凝土柱轴压力学性能是否存在尺寸效应,是非常重要的问题。本文对不同尺寸的碳纤维增强复合材料(简称CFRP)约束圆形混凝土柱的轴压性能进行试验研究,确定是否存在尺寸效应。试验结果表明,CFRP约束圆柱的轴压行为不存在尺寸效应。     

高轴压比CFRP约束钢筋混凝土圆柱抗震性能试验与有限元分析

为研究高轴压比下FRP约束钢筋混凝土圆柱的抗震性能,对6根碳纤维约束钢筋混凝土圆柱及2根对比柱进行伪静力试验。结果表明:塑性铰区包裹碳纤维可显著改善高轴压比柱的抗震性能,轴压比较高时不应忽略箍筋对核心混凝土的约束贡献。基于OpenSees中的纤维模型,对柱水平力-位移滞回曲线进行有限元模拟。轴压比小于0.45时,数值模拟与试验结果吻合较好;轴压比大于0.45时,考虑核心混凝土受箍筋及FRP双重约束的计算结果与试验结果更为接近。分析轴压比、FRP包裹长度等参数对约束柱抗震性能的影响,轴压比大于0.6时,FRP约束混凝土圆柱的水平承载力开始降低;FRP在塑性铰区的包裹长度为1.2倍柱直径时,可达到与全柱包裹相当的效果。     

FRP约束高温损伤混凝土轴压应力-应变设计型模型

为了探究高温损伤对纤维增强复合材料(FRP)约束混凝土轴压应力-应变模型的影响规律,本文基于多个现有FRP约束常温未损伤混凝土轴压应力-应变设计型模型和已有试验数据,建立了FRP约束高温损伤混凝土应力-应变设计型模型。结果表明,基于TENG提出的模型,经修正比例系数和常温未约束混凝土的抗压强度而建立的设计型模型预测精度较好。     

±60°缠绕的纤维复材管约束混凝土短柱轴压试验研究

目前对于纤维复材(FRP)管约束混凝土的研究主要集中于FRP管纤维缠绕角为±90°或接近±90°的情况,对于其他纤维缠绕角研究较少。通过对18个纤维缠绕角为±60°的FRP管约束混凝土短柱在单调荷载下的轴压试验,对FRP管约束混凝土短柱的破坏形态、应力-应变曲线和承载力进行了研究,分析了FRP管厚度、混凝土强度的影响。同时进行了6个纤维缠绕角为±80°(纤维缠绕方向接近环向即±90°)的FRP管约束混凝土短柱在单调荷载下的轴压试验,以对比研究±80°纤维缠绕角和±60°纤维缠绕角的影响。试验研究结果表明:FRP管约束混凝土短柱的破坏形态与FRP管纤维缠绕角有关;FRP管纤维缠绕角、FRP管厚度和混凝土强度是影响FRP管约束混凝土抗压强度的重要因素;FRP管约束混凝土的极限应变主要与混凝土强度等级有关,且极限应变随着FRP管厚度的增加而增大。     

预应力SMA丝约束混凝土柱轴压性能试验研究

为研究具有预应变的SMA约束混凝土柱的轴压性能,文章通过8个SMA约束混凝土柱试件的轴压对比试验,分析不同加固量、预应变水平及增强形式对混凝土柱轴向承载能力和变形能力的影响。结果表明：预应变超弹性SMA丝的约束作用使混凝土柱由脆性破坏向延性破坏转变;混凝土柱的极限承载能力随着SMA丝加固量和预应变的增加而提高;峰值变形受SMA丝加固量的影响较大,而受预应变的影响较为有限;SMA/FRP复合约束能够显著提高混凝土柱的承载能力,但峰值变形影响不大。新型超弹性SMA约束混凝土柱研究结果可供今后类似工程结构修复加固和抗震设计提供参考。     

矩形纤维增强复材-混凝土-钢组合空心柱的轴压试验研究

纤维增强复材-混凝土-钢组合空心柱是一种由纤维增强复材(FRP)外管,钢内管以及两者之间填充的混凝土组成的新型空心构件。现有研究表明:该组合空心柱具有优越的延性和抗震性能,特别适用于恶劣腐蚀环境下的受压构件,如空心桥墩等。鉴于目前关于矩形FRP-混凝土-钢组合空心柱的研究极少,通过对8个大尺寸矩形FRP-混凝土-钢组合空心柱的轴压试验,研究矩形截面长、短边比,矩形空心柱的空心面积率和FRP管厚度的影响。作为对比,同时进行了4个大尺寸矩形FRP约束混凝土柱的轴压试验。结果表明:对于矩形组合空心柱,较大的截面长、短边比并不会降低对混凝土的约束作用;恰恰相反,较大的截面长、短边比提高了约束混凝土的极限应力和延性;矩形组合空心柱的混凝土受到钢管和FRP管的共同约束,表现出了很好的延性;相比矩形FRP约束实心混凝土柱,内部空心的存在并没有降低约束混凝土的极限应力和极限应变。     

大断裂应变纤维布加固混凝土柱轴压试验研究

大断裂应变纤维布(LRS FRP)是一种低弹模新型绿色纤维材料,应用于结构加固,可显著提高延性。为研究LRS FRP环向围束法加固混凝土柱中的加固效果,设计了2根未加固的对比混凝土柱和3根LRS FRP加固混凝土柱并开展了轴压试验研究。结果表明:LRS FRP环向围束法加固混凝土柱可显著提高其变形能力和延性,提出的LRS FRP加固混凝土柱受压承载力计算方法与试验结果吻合较好。     

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