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.     

耐碱玻纤网格与聚丙烯混凝土复合加固方柱的轴压试验研究及承载力计算

通过16个基于耐碱玻纤网格与聚丙烯混凝土复合加固方柱的轴压性能试验,得到了各试件的极限承载力与破坏形态,测得了各试件混凝土中部纵向压应力-应变曲线、试件压应力-耐碱玻纤网格中部应变曲线,分析了加固层混凝土中聚丙烯纤维含量、耐碱玻纤网格包裹方式等参数对试件轴压性能及破坏机理的影响。通过引入合理的基本假定和强度模型,提出了耐碱玻纤网格与聚丙烯混凝土复合加固方柱的轴压承载力计算方法,并将所提计算方法及相关文献计算方法得到的理论计算值与试验结果进行了比较。结果表明:试件主要破坏形态为纵向压劈破坏,裂缝最先出现在试件角部区域并向两端发展,部分试件出现加固层剥离现象; 相较于耐碱玻纤网格间隔包裹试件,全包试件表现出更好的抗压性能及延性; 随着加固层混凝土中聚丙烯纤维含量的增加,试件极限承载力呈先提高后降低的趋势; 采用所提计算方法得到的理论计算值与试验结果吻合较好,且理论计算值均小于试验值,说明所提公式具有一定安全储备,可供工程设计参考使用。     

三种纤维片材约束预压混凝土的轴压性能试验

工程实践中,结构构件的加固多在现场进行,构件在加固时并不能卸载,这就使得已有研究与工程实践存在一定差距。因此用不同轴压比的预压试件模拟结构构件,对这些试件分别采用三种纤维片材约束,再进行轴压性能试验最后整理试验数据并得出了试件的应力—应变曲线。试验后对三种纤维片材的加固效果进行了对比,同时还对试验结果进行了分析。分析发现,FRP约束预压混凝土试件的峰值应力与峰值应变较未约束试件均有了明显提高,与此同时,二次加载过程中试件的变形能力也有了很大增强。     

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。     

单调轴压荷载下考虑尺寸效应的FRP加固混凝土圆柱应力-应变关系

为了研究尺寸效应对纤维增强复合材料（FRP）加固混凝土圆柱轴压性能的影响,在修正尺寸效应律公式的基础上,推导了反映尺寸效应的FRP加固混凝土圆柱的极限强度计算公式,提出了简化的应力 应变模型,并与收集到的各国试验结果进行了比较。研究结果表明:模型计算结果与试验结果吻合较好;该模型能够反映尺寸效应对极限强度的影响。     

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。     

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。     

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-混凝土-钢双壁空心管短柱轴心抗压试验研究

为研究FRP-混凝土-钢双壁空心管短柱的轴压性能,完成了3个圆钢管短柱和10个双壁空心管短柱试件的轴心抗压试验。结果表明:双壁空心管短柱内层钢管受到管内混凝土的径向压力,屈曲被延迟;管内混凝土受到外层FRP管和内层钢管的共同约束;试件具有良好的延性。在轴压力作用下,圆钢管短柱的破坏形态与其径厚比有关。双壁空心管短柱在轴压作用下有3种破坏形态:FRP管的纤维拉断,FRP管的纤维拉断和钢管压屈,整体压屈。破坏形态主要与钢管径厚比、空心率、FRP管的约束程度有关。通过分析本文和国内外相关试验结果,提出了双壁空心管内混凝土受压应力-应变关系模型的3种类型及模型参数的计算公式。模型考虑空心率、内层钢管径厚比、外层FRP管约束程度、FRP层合结构和加载方式的影响,与试验结果符合较好。     

玄武岩纤维复材布加固素混凝土方柱轴压性能研究

对15根不同类型的玄武岩纤维复材(BFRP)布加固素混凝土方柱进行轴压试验研究,按照FRP层数、种类、包裹类型等参数分为5组,观察其破坏过程和破坏特点,评价BFRP对混凝土方柱承载力和延性的提高效果并基于试验数据进行ABAQUS有限元分析,验证关于FRP约束混凝土柱承载力和极限应变的现有计算模型的准确性。研究表明:BFRP加固方柱的抗压强度和延性随包裹层数的增加而提高,但提高幅度衰减,其中2层BFRP加固方柱的抗压强度和极限压应变较未约束柱分别提高约41%和144%;有限元分析的峰值压应力与试验值接近,受压本构曲线走势大致接近;引用的计算模型与试验值吻合较好且偏于安全。     

预应力纤维布加固混凝土圆形截面短柱轴压性能试验

为研究环向预应力纤维布加固混凝土圆形截面短柱的轴心受压性能,制作25个试件并进行轴心受压试验。试验考虑的影响因素包括：试件的混凝土强度等级、截面尺寸、箍筋间距、既有损伤及表面处理情况、纤维布种类、层数和预应力大小。试验得到了各个试件的破坏形态和应力 应变关系,进而分析了各影响因素对加固效果的影响。结果表明：与非加固试件相比,环向预应力纤维布加固试件的轴心受压承载力和延性均有明显提高;对纤维布施加预应力能避免纤维布的应力滞后,更好地发挥纤维布的高强性能;当环向预应力与纤维布的抗拉强度的比值在0～0.20范围内,试件的承载力和延性随预应力的增大而增大;当环向预应力达到纤维布抗拉强度的0.25倍时加固效果会降低,因此在工程应用中环向纤维布的预应力宜控制在纤维布抗拉强度的0～0.20倍之间。     

FRP加固钢筋混凝土圆柱侧向变形能力研究

结构变形能力定量计算是基于性能的抗震设计的重要内容,能确保结构满足不同的性能目标要求.研究纤维增强复合材料(FRP)加固钢筋混凝土(RC)圆柱侧向变形能力计算方法.通过数值分析对FRP加固RC圆柱截面弯矩—曲率关系进行计算,计算结果显示截面极限曲率明显小于试验实测值,两者差异程度受轴压比控制.根据计算结果和试验结果,提...     

不同强度混凝土T形加固梁抗弯承载力试验研究

通过11根T形梁试验,研究了嵌入式FRP筋加固具有不同强度等级混凝土梁的破坏模式、内力和变形特征等力学性能,讨论了混凝土强度等级对加固梁性能的影响。结果表明:加固筋的表面特征影响加固梁的破坏模式,光圆FRP筋加固梁产生因FRP筋-黏结剂/黏结剂-混凝土界面的剥离引起的加固梁弯曲破坏,混凝土的强度对加固梁的破坏模式基本无影响;螺旋FRP筋加固梁可能产生沿轴线方向裂缝,并最终发生由混凝土保护层的劈裂、剥落引起的加固梁弯曲破坏,但随着混凝土强度提高,加固梁的破坏可能转变为局部保护层剥落破坏模式。加固筋的表面特征是影响加固梁黏结性能的重要因素,并导致对加固梁极限承载力的影响,FRP筋的材料种类对承载力的影响不明显。随着混凝土强度等级的提高,嵌入式FRP加固梁的局部黏结强度增大,但其对加固梁承载力的影响远小于FRP筋的表面特征(变形筋)对加固梁承载力的影响。并且,混凝土强度对加固梁的极限承载力影响不大。在破坏时,各加固梁的跨中挠度的变化也差别不大。     

碳纤维增强复合网格-聚合物水泥砂浆加固RC梁抗剪性能试验研究

为研究碳纤维增强复合(CFRP)网格和聚合物水泥砂浆(PCM)复合加固工字形截面钢筋混凝土(RC)梁的抗剪性能,对3个试件进行抗剪性能试验和有限元模拟,分析了CFRP网格-PCM加固RC梁的抗剪破坏机理,研究了不同加固方式对试件抗剪性能的影响。研究结果表明：采用CFRP网格-PCM对RC梁进行抗剪加固可有效抑制斜裂缝的发展,能够较大幅度提高RC梁的抗剪承载力;相比仅腹部加固的试件,腹部和腋部都加固的试件的二次刚度、极限荷载均有所提高,且CFRP网格变形减小,与混凝土界面的黏结能力增强;在有限元分析中,采用混凝土的CDP模型和Spring2弹簧单元来预测CFRP网格加固混凝土的抗剪承载力是可行的;建立了基于杆状材料有效应变的抗剪计算方法,该方法可有效预测加固RC梁的抗剪承载力,为结构加固设计提供参考。     

CFRP布对不同截面混凝土柱加固性能分析

为了探究碳纤维增强复合材料(CFRP)布对不同截面混凝土柱的加固性能,以条带用量、条带净间距、条带净宽等参数为控制变量,设计并制作了3组钢筋混凝土柱,第1组试件为方形截面柱,第2组试件为T形截面柱,第3组试件是在第2组试件的基础上,在翼缘与腹板转角处利用角钢对CFRP布进行锚固。通过对3组钢筋混凝土试件进行轴心受压试验,得到了试件极限荷载、轴向变形以及破坏形态等试验数据。采用有限元软件ABAQUS建立了一批CFRP布约束状态下的混凝土短柱,并对其力学性能进行了分析。根据试验数据及有限元分析结果,提出了CFRP条带约束状态下方形截面钢筋混凝土柱和角钢锚固CFRP条带约束状态下T形截面钢筋混凝土柱极限承载力的计算公式。结果表明：随着CFRP条带用量的增加,加固混凝土柱的承载力增大;当CFRP条带的用量相同时,极限承载力随条带净间距的减小而增大;使用角钢在T形截面柱的翼缘与腹板转角位置对CFRP条带锚固,可以更好地发挥出CFRP条带的抗拉强度,使混凝土柱的极限承载力有所提升。     

FRP约束钢筋混凝土圆柱力学性能的试验研究

以长细比和偏心率为变化参数,共进行了16个圆形截面钢筋混凝土柱试验,其中8个试件在环向包裹了FRP(纤维增强复合材料),另8个试件未包裹FRP,以作力学性能对比。试验结果表明,由于FRP的约束作用,包裹FRP试件较相应未包裹FRP试件的承载力提高14%～68%,同时延性也有不同程度的提高,证明FRP约束对提高钢筋混凝土柱(包括长柱及偏压柱)力学性能的有效性。最后,提供了环向包裹FRP后圆形截面钢筋混凝土柱承载力计算方法,计算结果和试验结果基本吻合。     

纤维网格及ECC材料抗剪加固性能研究

对纤维网格和ECC组合材料进行抗剪加固试验,通过与普通钢筋混凝土、碳纤维布加固钢筋混凝土试件的对比,研究不同试件的裂缝发展情况、极限挠度、极限承载力以及破坏模式,为ECC及纤维网格等新材料在结构加固工程中的应用提供新的思路。     

地震荷载作用下FRP用量对加固RC圆柱变形能力影响研究

纤维增强复合材料(FRP)加固钢筋混凝土(RC)圆柱可以有效提高其抗震性能。本文研究地震荷载作用下FRP用量对加固圆柱变形能力的影响。运用数值计算方法对加固柱截面曲率进行计算,发现FRP用量对屈服曲率影响很小,但对极限曲率有显著的影响。试验结果显示,加固柱顶点侧向位移角并不随FRP加固用量的增加一直增加,当FRP用量达到一定值后进一步增加会降低侧向位移角。理论分析表明,这是由于加固柱塑性铰长度也受FRP用量的影响,随着FRP用量的增加塑性铰长度变小。最后讨论了具有良好加固效果的FRP用量上限范围。