高强不锈钢绞线网增强ECC约束核心混凝土受压试验分析

考虑ECC抗拉强度、高强不锈钢绞线配网率及混凝土强度等级的影响,对高强不锈钢绞线网增强ECC约束核心混凝土进行轴心受压试验,探究以上因素对其轴心受压性能的影响规律。结果表明:高强不锈钢绞线网增强ECC能有效约束核心混凝土,约束柱的开裂荷载及峰值荷载较素混凝土均有较大提高,开裂荷载相对提高83%～100%,峰值荷载相对提高24%～42%,并表现出良好的延性和变形能力。基于试验数据绘出的试件荷载-纵向位移曲线显示,约束柱的峰值荷载随ECC抗拉强度和混凝土强度的增大而增大;横向钢绞线配网率主要影响约束柱的延性,随横向钢绞线配网率的增大,下降段的变形能力增大。     

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.     

GFRP筋与超高韧性水泥基复合材料 黏结性能试验研究

纤维增强复合材料筋(Fiber Reinforced Polymer,简称FRP)具有超高的抗拉强度,有望在恶劣环境下代替钢筋使用;但是GFRP筋弹性模量较小,导致GFRP筋增强混凝土结构变形和裂缝宽度较大,影响正常使用。超高韧性纤维增强水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composites,简称ECC)作为一种高性能土木工程建筑材料,与普通混凝土相比具有超高韧性、应变硬化、多级开裂和细密裂缝特征。GFRP筋增强ECC结构能够实现较小的裂缝宽度和超高耐久性能,因此具有良好的应用前景。然而,FRP筋与ECC之间的黏结性能尚不清楚,相关文献较少。拟开展FRP筋与不同强度和韧性的ECC材料的黏结性能试验研究,通过中心拉拔试验,测试其拔出承载力和端部黏结滑移,描述试验现象,分析其黏结滑移曲线特征。分析了ECC材料不同强度和韧性对于黏结性能的影响。研究发现:ECC材料和FRP筋的中心拉拔试验荷载-滑移曲线由上升段,下降段和波浪状的残余段3部分组成;ECC材料较高的强度和韧性对FRP与ECC的黏结强度都发挥着有利的作用;FRP与ECC的黏结强度是ECC强度和韧性综合影响的结果,其并不随着单一因素的提高而提高。     

外包配筋ECC组合柱抗震性能试验研究与有限元分析

工程用水泥基复合材料(ECC)是一种具有高延性、高韧性和多缝开裂特征的纤维增强水泥基复合材料,采用配筋ECC制作柱永久性模板,其内浇筑素混凝土形成组合柱。设计了4根外包配筋ECC组合柱和1根钢筋混凝土(RC)对比柱,开展拟静力试验,研究组合柱破坏形态和抗震性能。试验结果表明：ECC组合柱表现出明显的多缝开裂特征和更好的延性;随着剪跨比增加,柱端水平荷载-位移滞回曲线饱满,峰值荷载降低,但位移延性系数和能量耗散系数分别提高50%和185%;配箍率较高的构件,柱端水平荷载-位移滞回曲线较饱满,刚度退化较缓,变形能力较大。基于OpenSees平台,嵌入ECC材料本构模型,模拟了试验柱端水平荷载-位移曲线,并与试验结果进行对比,验证了有限元模型的准确性。     

SRPE套管约束混凝土短柱轴压性能试验

针对西部盐渍土地区钢筋混凝土桥梁墩柱的腐蚀问题,提出一种新型组合结构“钢骨架聚乙烯塑料复合材料(SRPE)套管约束混凝土柱”,该新型组合结构能够彻底隔离墩柱与各种腐蚀性离子的接触。为研究其轴心受压力学性能,对12个SRPE套管约束混凝土短柱试件及3个素混凝土短柱试件进行了轴心受压试验,分析了混凝土强度等级、SRPE套管环向约束应力和膨胀剂对试件的破坏形态、荷载-位移曲线、延性和初始压缩刚度的影响规律。根据SRPE套管环向约束应力计算方法和约束混凝土短柱抗压强度计算公式,建立了SRPE套管约束混凝土短柱轴心抗压强度计算方法。结果表明:SRPE套管约束混凝土短柱的最终破坏形态均为核心混凝土发生斜剪破坏,且随着SRPE套管环向约束应力的增高,试件的剪斜变形角逐渐减小; 试件混凝土强度等级越高,其荷载-位移曲线的峰值荷载越大,下降段更陡峭,试件的脆性越大; SRPE套管能够明显提高试件的承载力、峰值变形及延性,且随着SRPE套管环向约束应力的增大,试件各项力学性能均呈逐渐上升趋势; 提高混凝土强度等级,试件的承载力提高,但峰值变形和延性有所降低; 掺入膨胀剂(质量分数10%)使试件的承载力降低,而峰值变形、初始压缩刚度及延性则稍有提高; 所建立的轴心抗压承载力计算方法可为工程实践提供参考。     

纤维网格加固桥梁水下结构试验研究

FRP网格以其轻质、耐腐蚀、易成型,在土木工程领域具有很好的应用前景。基于水下无排水施工思想,提出了FRP网格加固桥梁水下结构的施工工艺,共制作了5组15个混凝土圆柱试件,研究FRP网格加固水下结构的技术效果,研究参数包括黏结材料类型(水下不分散砂浆、水下环氧树脂)、黏结材料浇筑条件(陆上浇筑、水下浇筑)。试验结果表明,FRP网格通过对加固结构核心混凝土的约束实现其承载力和变形能力的提高,黏结材料无论是水下不分散砂浆还是水下环氧树脂,都能够以无排水施工方式实现FRP网格加固水下结构的技术效果。黏结材料为水下环氧树脂的加固试件,其荷载-位移曲线表现出较为光滑的下降曲线,而黏结材料为水下不分散树脂的加固试件,其荷载-位移曲线表现出阶梯形的下降曲线。但是,二者总体变形能力的区别并不显著。     

复合筋增强ECC混凝土组合柱抗震性能研究

ECC是一种具有假应变硬化特性和多裂缝开展机制的高性能纤维增强水泥基复合材料,将ECC替代混凝土用于建筑结构能有效避免因混凝土脆性导致的开裂和耐久性问题。提出了新型FRP筋-钢筋复合增强ECC-混凝土组合柱构件,将FRP筋配制在柱构件边角处,而ECC仅用于柱构件薄弱的柱底。为进一步研究ECC与混凝土对柱构件抗震性能的影响,通过对比5根柱构件的滞回曲线、骨架曲线进行分析。结果表明,将ECC替代混凝土用于FRP筋-钢筋复合增强柱构件能够避免因混凝土脆性性质导致的诸多缺陷,有效的给FRP筋提供一个有效的保护,构件的延性和变形能力得到提高。在0.1~0.42轴压比情况下,随着轴压比的增大,承载力增大,而变形能力变差。     

碳纤维布加固局部强度不足混凝土柱轴压性能的有限元分析

利用ABAQUS有限元软件分析了碳纤维布加固局部强度不足混凝土柱的受力性能。对加固前后不同区域混凝土的变形情况和应力-应变关系曲线、钢筋和箍筋的变形情况和应力-应变关系曲线以及混凝土柱整体的荷载-位移曲线做对比分析。研究结果表明,碳纤维布对加固区域混凝土可以产生明显的约束作用,增强混凝土柱整体抵抗变形的能力。对局部强度不足区域的混凝土裂缝发展有明显的抑制作用,可小幅度的提高混凝土柱的极限承载力。当碳纤维布层数超过3层时,增加层数仅对混凝土柱延性性能有影响,对其承载力的提高无明显作用。     

BFRP加固高轴压比低强混凝土圆柱抗震性能研究

为研究纤维增强复合材料（FRP）加固高轴压比低强混凝土配筋圆柱的抗震性能,对6根加固柱和3根对比柱进行了低周反复侧向加载试验.结果表明：加固柱的破坏为弯曲破坏,构件的承载力、延性和耗能能力显著改善,对高轴压比低强混凝土柱的加固效果最好;在相同侧向约束应力下,玄武岩纤维布和碳纤维布加固柱承载力相近,但玄武岩纤维布加固柱延性和耗能能力更高.基于试验数据进行回归分析,提出了更广泛轴压比和混凝土强度范围下加固圆柱的峰值荷载和位移延性系数计算式.     

FRP筋材加固矩形截面混凝土柱的极限强度分析

采用外贴FRP法加固矩形截面混凝土柱,能够有效约束受压状态下矩形截面混凝土柱的侧向变形。以FRP约束混凝土矩形短柱为研究对象,基于ABAQUS有限元软件,构建CFRP约束矩形截面混凝土柱轴压试验模型,分析混凝土柱应力-应变曲线,并与已有试验进行对比;在此基础上,结合侧向约束强弱界限的判定标准,推导出修正的FRP加固矩形截面混凝土柱的应力-应变关系模型。研究表明:当混凝土处于弹性状态,其横向膨胀变形很小,FRP提供的约束力较小;当约束混凝土应力超过未约束峰值应力,混凝土进入塑性状态,FRP筋材提供的约束力逐渐增大,其承载力和变形能力产生较大幅度增加。FRP对矩形截面混凝土柱的约束作用改善了构件的延性,提高了构件的承载力。     

纤维增强复合材料网格-环氧砂浆加固混凝土梁的抗剪性能试验

通过对7根试验梁进行了四点弯曲静力加载试验,研究纤维增强复合材料(FRP)网格-砂浆加固钢筋混凝土梁在其受剪过程中的界面机理和破坏模式,深入分析不同加固参数下此种加固方法的抗剪加固效果以及FRP网格的实际受力行为;并通过收集到的试验数据对五种现有计算模型进行分析对比。研究结果表明:FRP网格加固试件可抑制斜裂缝的发展,大大提高试件的极限承载力和变形能力,加固效果显著;当原混凝土梁的剪切斜裂缝宽度过大或出现剪压破坏时,FRP网格-砂浆与原混凝土梁间易产生不同程度的界面剥离破坏;在一定范围内,FRP网格的抗剪贡献与混凝土强度、剪跨比呈负相关,与FRP网格加固量呈正相关;并且混凝土强度或剪跨比越大,加固层出现界面提前剥离的可能性越高。     

BTRC薄板加固混凝土柱轴压性能试验研究

为研究玄武岩纤维织物网增强混凝土(BTRC)薄板对混凝土柱的约束性能,并考虑织物网层数及BTRC基体中掺入短切耐碱玻璃纤维对约束效果的影响,对4根采用BTRC加固的混凝土柱及1根对比柱进行轴心受压性能试验,分析了加固柱的破坏形态、荷载-位移曲线及变形性能等。研究结果表明:加固后柱的承载力和变形能力均有不同程度提高;2层和4层纤维织物网BTRC薄板加固的柱,其受压承载力分别提高9.45%、23.42%,极限变形分别提高19.14%、25.76%;BTRC基体中掺入短纤维后,加固柱的承载力和极限变形能力能进一步改善。     

预应力FRP网格加固混凝土空心板的张拉工法及其抗弯性能试验研究

FRP网格拥有双向纤维筋,刚度较低,强度较高,是一种线弹性材料,相比于FRP片材加固抗剥离性能与耐火性能更好。预应力FRP网格加固技术可以有效改善结构力学性能,充分发挥FRP网格强度高的特点,进一步抑制结构变形和裂缝扩展。设计了一套预应力FRP网格的张拉工法,利用波纹型夹片式锚具完成了网格的张拉,并介绍预应力FRP网格加固混凝土空心板的流程。同时进行了两根FRP网格加固空心板的抗弯性能试验,结果表明使用预应力FRP网格加固后的空心板,其开裂荷载、屈服荷载与极限承载力相对于基准板提高了76%,81%,77%。     

纤维增强混凝土耗能墙-钢筋混凝土框架结构抗震性能数值研究

在高性能纤维增强混凝土(HPFRC)耗能墙-钢筋混凝土(RC)框架结构抗震性能试验研究的基础上,考虑了RC框架混凝土强度等级、框架柱配筋率、框架柱截面尺寸三个因素,进行了有限元模拟分析。结果表明:建立的HPFRC耗能墙-RC框架结构有限元模型较为准确,有限元计算结果与试验结果吻合较好;随着RC框架混凝土强度等级的提升,试件各个荷载特征点的水平承载力均有所提高,但变形能力变化不大;随着框架柱配筋率和框架柱截面尺寸的增大,试件各个荷载特征点的水平承载力均明显提高,极限位移也有所增加;为了保证此类结构的抗震性能,针对RC框架混凝土强度等级、框架柱配筋率和框架柱截面尺寸,提出了可供设计参考的相关建议值。     

纤维增强复合材料管-混凝土-钢管组合长柱偏心受压试验研究

纤维增强复合材料(FRP)管-混凝土-钢管组合柱(DSTC)是一种有效利用复合材料特点的新型组合构件形式。为揭示该组合构件长柱的偏心受压性能,进行了5个偏心受压试验,主要研究荷载偏心距和FRP管壁厚的影响。试验结果表明:DSTC长柱偏压下的破坏模式均为柱跨中受压侧FRP管环向断裂破坏,且表现出良好的延性;在其他参数相同的条件下,随着荷载偏心距的增大,柱的极限承载力降低,而变形能力增强;随着FRP管壁厚的增大,构件极限承载力提高,变形能力增强。     

纤维增强复合材料管-混凝土-钢管组合长柱偏心受压试验研究

纤维增强复合材料(FRP)管-混凝土-钢管组合柱(DSTC)是一种有效利用复合材料特点的新型组合构件形式。为揭示该组合构件长柱的偏心受压性能,进行了5个偏心受压试验,主要研究荷载偏心距和FRP管壁厚的影响。试验结果表明:DSTC长柱偏压下的破坏模式均为柱跨中受压侧FRP管环向断裂破坏,且表现出良好的延性;在其他参数相同的条件下,随着荷载偏心距的增大,柱的极限承载力降低,而变形能力增强;随着FRP管壁厚的增大,构件极限承载力提高,变形能力增强。     

方钢管混凝土柱轴压承载力有限元分析

本文采用有限元分析软件ABAQUS建立了9根方钢管混凝土柱的有限元分析模型,对模型在轴压力作用下的承载力进行了数值模拟,考虑了影响试件轴压承载力的主要因素,包括:轴压比、钢板强度和混凝土强度。研究结果表明:随着混凝土强度的增加,试件屈服荷载和峰值承载力均有明显提高;但随着轴压比的增加,承载力反而会降低;随着钢板强度等级的增加,屈服荷载几乎保持不变。因此提高方钢管混凝土柱承载力最有效的办法是提高混凝土强度等级。     

复材网格-UHTCC复合增强钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究

文中进行7根复材（FRP）网格增强超高韧性纤维水泥基（UHTCC）复合加固钢筋混凝土梁的抗弯性能试验,将FRP网格类型、FRP网格增强率、FRP-UHTCC复合层黏结长度作为试验变量,分析各变量对FRP-UHTCC复合增强混凝土梁弯曲性能的影响。在试验研究的基础上,给出FRP-UHTCC复合增强混凝土梁的抗弯承载力计算方法。试验结果表明,FRP-UHTCC复合层与混凝土间没有发生相对滑移现象,可以有效抑制加固层端部剥离破坏,加固梁的破坏模式为FRP网格中纵向纤维筋被拉断破坏。BFRP格栅与UHTCC黏结基体没有发生脱黏现象,优于BFRP编织网与UHTCC的黏结效果。随着FRP网格增强率的增大,加固梁的抗弯承载力得到显著提高。与未加固的普通混凝土梁相比,加固梁的开裂、屈服和极限荷载最大提高幅度分别为97%、35%和33%。计算结果表明,预测值与试验值吻合较好,可以有效地预测FRP-UHTCC复合增强混凝土梁的抗弯承载力。     

纤维增强复材网格-工程水泥基复合材料加固钢筋混凝土梁的抗剪性能试验研究

为探明纤维增强复材(FRP)网格-工程水泥基复合材料(ECC)复合加固钢筋混凝土梁在其受剪过程中的加固作用机理和破坏模式,对7根试验梁进行了四点弯曲静力加载试验,研究FRP网格-ECC加固的微观力学性能和FRP横、纵网格筋在抗剪过程中的贡献大小,最后将三种既有计算模型的计算值与试验值进行对比分析。研究结果表明:试验梁发生了三种形式的破坏:剪压区混凝土受压破坏、FRP网格-ECC复合层剥离破坏、支座混凝土被压溃破坏;与普通混凝土梁相比,FRP网格-ECC加固梁的抗剪承载力有大幅提高,幅度可达35%～45%;在三种计算模型中,FRP网格材计算模型与实际吻合程度最高,可用来更为准确地预测FRP网格-ECC加固RC梁的抗剪极限承载力。     

方钢管混凝土轴压短柱承载力影响因素分析

在确定钢材的本构关系和核心混凝土的本构关系的基础上,采用大型通用有限元分析程序ABAQUS建立了轴压荷载下方钢管混凝土柱的三维非线性有限元分析模型,分析了构件的荷载-变形关系;通过算例分析了钢材强度、混凝土强度、宽厚比和套箍系数对方钢管混凝土轴压短柱荷载-变形关系曲线的影响。分析结果表明：混凝土强度等级对构件的荷载-变形曲线的形状影响不大,但随着混凝土强度的提高,构件的承载力有所提高;随着钢材强度的提高,构件承载力也提高。但承载力提高的百分率随着钢材强度的提高而降低。随着宽厚比的减小,构件的承载力提高;套箍系数对构件的承载力有着较大的影响,改变套箍系数会影响构件的荷载-变形关系曲线的形状。