CFRP中等约束钢筋混凝土方柱单轴受压应力-应变模型

为考察纵筋、箍筋、碳纤维（CFRP）包裹层数、尺寸效应及预设损伤对CFRP约束钢筋混凝土方柱单轴受压应力-应变关系的影响,对边长305mm、高915mm及边长204mm、高612mm共22个CFRP约束钢筋混凝土方柱模型试件进行了单轴受压试验。结果表明：纵筋对应力-应变曲线上的峰值点应力有一定影响,而箍筋对应力-应变曲线形状和应力-应变曲线上的极限点应变均有很大影响,其对应力-应变模型的影响不可忽略;CFRP约束后明显改善了方柱延性,但对峰值点应力提高幅度不大,试验曲线大多存在软化段,为中等约束情况;尺寸效应对CFRP的约束作用有明显影响,已有基于约束比的强弱约束划分对本文试验结果不再适用;预设损伤对应力-应变曲线影响不大,损伤水平较大时峰值点应力和极限点应变稍有降低。提出了可考虑箍筋、CFRP及尺寸效应影响的修正约束比,建议了CFRP约束钢筋混凝土方柱强、中等及弱约束的界定标准,在此基础上建立了CFRP中等约束钢筋混凝土方柱的单轴受压应力-应变模型,模型预测结果与试验结果吻合较好。     

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。     

CFRP加固RC梁-板-柱框架中节点抗震性能试验研究

试验中设计了考虑楼板和正交梁的足尺钢筋混凝土框架中节点,对其进行拟静力试验,研究柱端、梁端采用CFRP加固对梁-板-柱中节点抗震性能和破坏模式的影响。分析了节点的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、耗能、位移延性、刚度退化及节点核心区剪切变形等。结果表明：由于楼板和正交梁的影响,未加固节点呈现“强梁弱柱”的柱铰失效模式;采用CFRP仅加固柱端或同时加固柱端及梁端,对节点承载力影响较小,但可有效提高节点的位移延性和耗能能力,使中节点的破坏模式由柱铰机制转为“强柱弱梁”的梁铰机制,仅采用CFRP加固柱端的方法效果更好;由于正交梁的存在,节点核心区在较大位移水平下未出现明显的剪切破坏。     

螺旋缠绕挤压肋FRP筋与混凝土间的粘结性能

纤维增强树脂复合材料(Fiber-reinforced polymer,FRP)筋的粘结性能是影响FRP筋混凝土构件力学性能的关键性因素,而目前有关带肋FRP筋表面处理工艺、几何特征等因素对粘结性能影响的研究还不足,当前主要设计规范也缺乏此方面的规定。本文以螺旋缠绕挤压肋FRP筋(简称螺旋肋FRP筋)为研究对象,通过搜集大量粘结性能试验数据,分析各主要研究变量对粘结损伤模式和粘结强度的影响规律,重点关注筋表面几何特征造成的影响,明确了螺旋肋FRP筋的粘结机制。结果表明,增大混凝土强度使粘结破坏的薄弱区域逐渐从筋与混凝土间咬合层的界面1(混凝土损伤为主)转移到界面2(纤维树脂损伤为主),同时粘结强度也增大,并且混凝土肋宽比C_LR越大,增加混凝土强度对粘结强度的提升越明显;增大相对肋高h_rd和混凝土肋宽比C_LR导致筋与混凝土间咬合层的损伤程度加大,二者的机械咬合作用增强,粘结强度也相应增加;采用多元非线性回归的方式提出了适用于螺旋肋FRP筋的粘结强度计算公式,其预测结果与试验吻合较好,预测精度远高于目前的主流设计规范,究其根...     

CFRP约束高强混凝土应力-应变模型

为研究碳纤维约束高强混凝土单轴受压性能和应力-应变关系,进行了碳纤维约束高强混凝土棱柱体单轴受压试验,考察了混凝土强度、碳纤维包裹层数等参数对其单轴受压性能的影响规律;将试验结果与国内外七个碳纤维约束混凝土棱柱体的应力-应变模型进行了比较,发现已有模型不能准确反映碳纤维约束高强混凝土的单轴受压性能;选取与试验结果整体趋势相近的Youssef模型,依据本文试验结果对应力-应变曲线的特征点进行了修正,建立碳纤维约束高强混凝土的应力-应变模型,模型预测结果与试验结果吻合较好.     

配置新型封闭缠绕式GFRP箍筋混凝土梁的受剪性能试验

对采用新型封闭缠绕式玻璃纤维增强树脂复合材料(GFRP)箍筋的混凝土梁进行了三点加载试验,考察了箍筋形式、纵筋配筋率、剪跨比、箍筋间距对配置新型封闭缠绕式GFRP箍筋混凝土梁受剪性能的影响规律。试验结果表明,新型封闭缠绕式GFRP箍筋的弯曲段强度与平直段受拉强度之比达到0.81,是拉挤成型箍筋的2.07倍。剪跨比和箍筋间距相同时,新型封闭缠绕式GFRP箍筋混凝土梁的受剪性能更好,其材料利用效率显著高于拉挤成型箍筋。梁的抗剪承载力随纵筋配筋率增加的提高幅度不大,但梁的延性有较明显改善。当箍筋间距为75 mm,新型封闭缠绕式GFRP箍筋的应变显著增大,同时对剪压区混凝土产生一定的约束作用,提升了受剪承载力。采用中国(GB 50608-2020)、美国(ACI 440.1R-15)、加拿大(CSA S806-12)、英国(BISE-1999)和日本(JSCE-1997)五种纤维增强树脂复合材料(FRP)筋混凝土结构设计规范计算的受剪承载力显著低于试验值,建议适当提高新型封闭缠绕式GFRP箍筋的断裂应变限值。     

塑性铰区碳纤维约束高强混凝土圆柱抗震性能的试验研究

对6根剪跨比为3.5的碳纤维约束柱及2根未约束的对比柱进行了伪静力试验研究,考察了轴压比、碳纤维包裹方式、混凝土强度等参数对碳纤维约束高强混凝土圆柱破坏机理及抗震性能的影响规律。试验结果表明,高轴压比下高强混凝土圆柱在塑性铰区采用碳纤维约束后的破坏形态主要表现为弯曲破坏模式,柱的承载力和延性得到较大提高;对于剪跨比大于3的高强混凝土圆柱,当塑性铰区碳纤维布包裹长度为1.2D~1.8D(D为柱直径)范围内时,其抗震性能即可达到较好的效果,且对较高强度等级混凝土的约束效果更好。     

FRP约束混凝土圆柱应力-应变分析模型

为精确模拟FRP约束混凝土的单轴受压性能,提出了FRP约束混凝土圆柱应力-应变分析模型的建立方法.在分析国内外大量试验数据基础上,依据八面体强度准则提出了FRP约束混凝土圆柱极限强度的计算方法,分析FRP约束混凝土圆柱极限应变与侧向约束强度的关系,建立了极限应变的计算方法;分析应力-应变全曲线试验结果中轴向应变与环向应变的关系,建立由轴向应变确定环向应变的计算公式;以Mander本构模型为主动约束关系,采用增量方法计算了FRP约束混凝土圆柱的应力-应变系曲线,模型预测结果与多数试验结果吻合较好.