冻融环境下GFRP管混凝土柱轴压性能试验研究

通过对21个玻璃纤维增强聚合物（GFRP）管混凝土柱和21个素混凝土柱分别在水溶液和质量分数为3.5 %的氯化钠（NaCl）溶液中进行冻融循环试验及轴压试验,且对冻融后的GFRP管混凝土柱进行了超声波检测,研究冻融环境下不同冻融介质和冻融循环次数对GFRP管混凝土柱轴压性能的影响。结果表明,冻融介质相同的情况下,随着冻融循环次数的增加,质量损失率增大,相对动弹性模量降低,GFRP管混凝土柱内异常点增多,承载力下降,极限应变下降;冻融次数相同的情况下,经盐冻作用的GFRP管混凝土柱轴压极限承载力降低更为明显。GFRP管混凝土柱盐冻循环150次后极限承载力下降了29.45 %,下降量是相同条件下水冻结果的2.19倍。盐冻循环后的GFRP管混凝土柱极限应变小于相同条件下的水冻循环极限应变。     

玄武岩纤维-箍筋复合约束混凝土柱的轴压试验研究

通过21根圆形截面玄武岩纤维(BFRP)-箍筋复合约束混凝土柱的轴压试验,研究玄武岩纤维层数、箍筋的间距对约束混凝土柱的轴压性能影响。试验结果表明,玄武岩纤维-箍筋复合约束混凝土的轴压性能明显优于单一材料(玄武岩纤维或箍筋)约束的混凝土,随着玄武岩纤维层数的增加以及箍筋间距的减小,玄武岩纤维-箍筋复合约束混凝土试件的承载能力和变形能力有效提高。玄武岩纤维-箍筋复合混凝土试件的应力-应变曲线可分为弹性阶段、过渡阶段、强化阶段及残余阶段4个阶段。基于本文及相关文献的试验研究结果,提出纤维-箍筋复合混凝土圆柱的承载能力计算模型,对比表明该模型与试件结果吻合较好。     

椭圆形GFRP管高强混凝土短柱轴压力学性能试验研究

为了调查椭圆形GFRP管高强混凝土短柱的轴压力学性能,验证Teng et al.2016模型(FRP约束椭圆形混凝土应力-应变关系模型)的适用性,通过4组8个椭圆形GFRP管高强混凝土短柱试件的单调轴压试验,来考察4种截面长短轴之比对其轴压力学性能的影响,并将试验结果与Teng et al.2016模型进行对比分析。试验结果表明:椭圆形试件的破坏模式均为椭圆形截面长轴顶点附近GFRP管发生环向断裂;椭圆形GFRP管的约束可显著提升核心混凝土的抗压强度与极限轴向应变,且抗压强度和极限轴向应变随截面长短轴之比的增大而降低;Teng et al.2016模型与本文试验结果吻合得较好,表明该模型对椭圆形GFRP管高强混凝土短柱试件依然适用。     

GFRP筋与混凝土粘结性能试验研究

基于40个试件的试验,对GFRP筋试件和钢筋试件的粘结破坏进行了研究。试验结果表明,拔出端存在明显的应力集中现象;两种试件的破坏粘结强度接近,仅与混凝土的极限拉应力有关;破坏过程中GFRP试件比钢筋试件表现出了更好的延性。本文提出了筋材的混凝土保护层临界厚度确定公式,考虑了影响临界厚度的主要因素:即筋材粘结强度、混凝土单轴抗拉强度和筋材直径,建议GFRP筋混凝土保护层厚度不能简单采用钢筋混凝土的,即应通过试验提出合理的取值。     

GFRP筋与橡胶混凝土粘结性能试验研究

为了研究GFRP直径、橡胶取代率及立方体抗压强度对GFRP筋橡胶混凝土粘结性能的影响,按照CSA标准设计了15组标准粘结试件。抗拔试验结果表明:拉拔试件的破坏形态大多为拔出破坏;GFRP直径、橡胶取代率及立方体抗压强度对粘结强度均有影响,其中粘结强度随GFRP筋直径的增大而下降,随橡胶取代率的增加而下降,随立方体抗压强度的增加而提高。     

GFRP筋与再生混凝土粘结性能试验研究

为了系统研究GFRP直径、再生混凝土粗骨料取代率、立方体抗压强度及劈裂强度四因素对GFRP筋再生混凝土间粘结性能的影响,按照CSA标准设计制作了12组标准粘结试验并进行抗拔试验。试验结果表明,再生混凝土粗骨料取代天然骨料对粘结破坏形态影响不大,破坏形态以拔出破坏为主;但平均粘结强度随着再生混凝土粗骨料取代率的增大而下降;立方体抗压强度、劈裂强度两者对平均粘结强度的影响较为相似,均显示出随强度下降而下降的趋势;由于剪力滞后的影响,平均粘结强度随GFRP筋直径的增大而下降。     

区域约束矩形箍混凝土柱往复荷载作用轴压比限值研究

区域约束混凝土作为新型结构型式,依靠优于普通约束混凝土的性能,被应用于实际工程。根据我国抗震设计的基本原则,由于地震发生的偶然性,假如一味追求结构强度以保证中震甚至大震作用下结构不坏,这将使大量的材料在在结构整个寿命期内处于不能充分发挥作用的状态,这样做是不经济的。所以在这一设计原则指导下,要求我们所设计的工程结构满足规定的延性指标。轴压比的大小直接影响钢筋混凝土柱的抗震性能,对钢筋混凝土柱的延性起到决定性作用。本文对两根不同轴压比的矩形箍区域约束混凝土柱进行低周往复加载试验,通过对矩形箍区域约束混凝土框架柱反复低周期水平荷载作用下的试验,比较分析在不同轴压比下区域约束混凝土框架柱的抗震性能。     

GFRP筋增强混凝土梁受力性能分析

本文运用非线性全过程分析方法分析了GFRP筋增强混凝土梁和钢混凝土梁不同的受荷－变形性能,指出针对GFRP筋的强刚度特性,为充分利用GFRP筋的高强特性,有必要采用预应力构件,文章进一步分析了预应力GFRP筋增强混土梁的受荷－变形性能。     

GFRP板加固混凝土方柱的轴压力学性能研究

通过试验对比素混凝土方柱与包裹GFRP板的方柱的力学和变形性能，得出在轴压情况下GFRP板加固混凝土方柱能显著提高柱的承载力和应变的结论，给出在轴压作用下混凝土柱条带和全包GFRP板进行加固的计算公式。     

混凝土碱环境中GFRP筋耐久性能试验研究

针对玻璃纤维增强聚合物(GFRP)筋在混凝土环境中的抗拉性能进行了试验研究,通过分析侵蚀前后试件的极限抗拉强度和弹性模量等力学性能参数,研究了两种温度下碱溶液和自来水浸泡混凝土环境中GFRP筋的抗拉强度退化规律。试验结果表明,在20℃、40℃自来水环境下浸泡90d后,GFRP筋抗拉强度与对照试件相比分别下降了8.8%和12.2%,而在相同温度的碱溶液中其抗拉强度衰减量可分别达到17.5%和22.1%;随着龄期的增加,抗拉强度减小的趋势逐渐减缓;通过将GFRP筋在混凝土环境下浸泡和直接浸泡在碱溶液中抗拉强度的试验数据对比分析发现,GFRP筋在模拟碱环境中的抗拉强度退化速率约为实际混凝土环境中的2.5~3倍。     

轴压作用下GFRP管钢骨混凝土组合短柱传力机制分析

通过6根GFRP管钢骨混凝土组合短柱和1根GFRP管约束素混凝土组合短柱轴压试验,并利用ABAQUS进行有限元数值分析,研究截面形式、截面含钢率、混凝土强度对组合短柱受力性能的影响,探究组合柱的工作原理。试验结果表明:与未内置钢骨试件相比,内置钢骨可以显著提升短柱的极限承载能力和极限变形能力;随着截面含钢率的增大,GFRP管钢管混凝土短柱的极限承载能力和极限变形能力得到明显提升;增大混凝土强度能够小幅度提高短柱的极限承载能力,但对短柱的初始刚度几乎没有影响;当其他条件相同时,内置钢管短柱比内置工字钢短柱的极限承载力更高,变形能力更好。GFRP管对混凝土的约束作用略晚于钢管对混凝土的约束作用,表现出一定的滞后性。有限元模拟计算结果与试验结果拟合较好,可为此类组合短柱的非线性分析提供参考。     

塑钢纤维轻骨料混凝土短柱轴压性能试验研究

对18根塑钢纤维轻骨料混凝土短柱和2根轻骨料混凝土短柱进行轴压性能试验,研究塑钢纤维掺量、轻骨料混凝土强度、纵向钢筋配筋率和试件高宽比对塑钢纤维轻骨料混凝土短柱轴压性能的影响.结果表明:随着塑钢纤维掺量的增加,试件的承载力略有提高,延性提升较大,且塑钢纤维掺量为9 kg/m3时,试件的承载力和延性最大;随着轻骨料混凝土强度和纵向钢筋配筋率的提高,试件承载力均增大,但试件延性均逐渐降低;试件高宽比对试件承载力影响不大,当试件高宽比为3时,试件的延性最好.     

薄壁钢管矿渣混凝土短柱的轴压性能试验研究

通过12根内置大尺度矿渣的薄壁钢管矿渣混凝土短柱的轴压试验,以核心混凝土强度、截面含钢率、矿渣块体取代率为变化参数,分析了新型短柱的破坏模式、荷载-位移关系,同时探讨了三种因素对新型短柱轴压承载力的影响程度.结果表明:全部试件均发生了剪切破坏,且试件都具有较高的轴压承载力和后期变形的能力;核心矿渣混凝土强度等级对新型短柱轴压承载力的影响程度最大,其次是含钢率,影响能力最小的是矿渣块体取代率.研究成果说明薄壁钢管矿渣混凝土短柱在承载力、延性方面有较多的优越性,有进一步研究和推广应用的价值.     

钢管橡胶集料混凝土短柱轴压性能的试验研究

为解决橡胶集料混凝土强度和弹性模量过低所导致的工程使用局限性,本文以橡胶集料等体积替换细骨料,制备12根圆钢管橡胶集料混凝土短柱组合构件并完成轴心受压试验.试验结果表明:与普通混凝土相比,核心橡胶集料混凝土对钢管的侧向约束作用减弱,钢管更容易发生局部屈曲破坏;组合构件的轴压承载力随着橡胶集料替换率的增加而降低,但其延性...     

轴压PVC-FRP管混凝土柱破坏机理研究

通过12根轴心受压PVC-FRP管混凝土柱试验,分析PVC-FRP管混凝土柱的破坏形态与破坏机理,将荷载作用下PVC-FRP管混凝土柱受力过程分为三个阶段:弹性阶段、弹塑性阶段以及强化阶段。根据PVC-FRP管混凝土柱中核心混凝土、PVC管和CFRP条带三种材料的受力特点,将核心混凝土受力过程分为混凝土开裂前、混凝土开裂后和内力重分布三个阶段;将PVC管分为弹性阶段和弹塑性阶段;CFRP条带一直处于弹性阶段。在试验研究基础上,分别给出PVC管、核心混凝土、CFRP条带的应力路径。根据极限平衡条件,提出PVC-FRP管混凝土柱承载力简化计算方法。     

GFRP筋混凝土板正截面抗弯承载力研究

为了研究GFRP筋混凝土板的正截面抗弯承载力,基于平截面假定、内力平衡条件以及变形协调条件,对GFRP筋混凝土板在适筋及适量超筋两种配筋设计情形下的正截面抗弯承载力计算公式进行了推导,通过8组具有不同配筋率与混凝土强度等级的GFRP筋混凝土板抗弯承载力试验,对推导的计算公式进行了验证,同时研究了构件抗弯承载力与配筋率、混凝土强度等级之间的变化关系。结果表明:试验得到的极限承载力与公式计算的理论承载力数据吻合较好,可以较准确地反映GFRP筋混凝土板抗弯承载力的计算过程;适量超筋设计构件破坏形式表现为以受压区混凝土被压碎为标志的塑性破坏,这种设计方式更有利于提高GFRP筋混凝土板的安全性能;同时为了保证混凝土板达到极限承载力时受拉区GFRP筋不被拉断,建议设计配筋率取1.4倍的平衡配筋率;随着GFRP筋混凝土板配筋率的增加,构件承载力系数逐渐增大,安全储备也逐渐提高;GFRP筋混凝土板的抗弯承载力随着配筋率与混凝土强度的增加而逐渐增大。     

填充墙对GFRP筋混凝土框架结构抗震性能的影响

为研究填充墙对玻璃纤维增强复合材料(GFRP,Glass Fiber Reinforced Polymer)筋混凝土框架结构抗震性能的影响,设计制作了两个以GFRP筋作为梁柱主筋三层两跨的1/4缩尺框架模型,进行地震模拟振动台试验。其中模型一为无填充墙的GFRP筋混凝土框架结构,模型二为在三个外立面砌筑填充墙的GFRP筋混凝土框架结构。结果表明：GFRP筋替代钢筋作为混凝土框架结构梁柱受力加强筋,不仅表现出良好的受力性能,同时还表现出良好的变形性能和变形可恢复性能,可以有效提高结构的抗震性能;填充墙与结构之间相互连接、互相制约形成新的协同工作体系,改变了原有框架结构的受力机理,共同承担外部地震荷载;填充墙的存在增强了框架结构的整体刚度,提高了结构的抗震性能,减小了结构的损伤程度,具有较好的抗震能力和抗倒塌能力;建议设计时充分考虑填充墙对框架结构的受力变形性能影响,优化抗震构造措施,保证结构经济与安全。     

BFRP约束混凝土短柱轴压性能的截面尺寸效应研究

为了研究BFRP约束不同截面高宽比混凝土短柱轴压性能,进行了五种不同截面高宽比BFRP约束混凝土短柱的轴心抗压试验。按照截面高宽比、包裹层数,试件分15组,每组3个相同试件。结合试验结果,通过理论分析和数值模拟研究试件的轴心抗压强度、峰值应变及应力-应变关系。研究结果表明,各组试件的裂缝开展和破坏形态基本一致;截面高宽比不同试件的轴心抗压强度存在明显的截面尺寸效应;峰值应变随试件截面高宽比的变化比较离散,没有明显的规律;建立的强度模型与试验结果吻合较好;采用ANSYS分析软件能较好地模拟BFRP约束混凝土短柱的轴压性能。     

CFRP-PCPs复合筋混凝土柱偏压柱受力性能的试验研究

通过15根碳纤维预应力棱柱体复合筋(Carbon Fiber Reinforced Plastics Prestressed Concrete Prisms,简称"CFRPPCPs复合筋")混凝土柱进行偏心受压试验,考虑相对偏心距、复合筋配筋率、CFRP筋张拉控制应力和普通钢筋配筋率4个变化参数对复合筋混凝土柱受力性能的影响。观察了试件的受力过程及破坏形态,获取了试件开裂荷载、极限承载力、荷载-侧向变形曲线等重要数据,分析了4个变化参数对CFRP-PCPs复合筋混凝土柱偏心受压作用下的开裂荷载和极限承载力的影响规律。研究结果表明:CFRP-PCPs复合筋混凝土偏压柱与普通钢筋混凝土偏压柱的受力过程及破坏形态相似,试件的开裂荷载和极限承载力均随相对偏心距的增大而降低;提高CFRP筋张拉控制应力、增大复合筋配筋率和普通钢筋配筋率均能有效提高CFRP-PCPs复合筋混凝土柱的开裂荷载和极限承载力。