轴压比对碳纤维布加固钢筋混凝土异形柱抗震性能的影响

为研究碳纤维布加固钢筋混凝土异形柱的抗震性能,利用ABAQUS软件,模拟试验设计六根钢筋混凝土异形柱,建立在碳纤维布(CFRP)加固下钢筋混凝土异形柱的有限元模型.通过控制试件的CFRP布层数、肢长肢厚比、混凝土强度等级和配筋率等因素保持不变,分析试件的滞回曲线、荷载-位移骨架曲线、总滞回耗能、刚度退化等参数,研究不同轴压比对CFRP加固钢筋混凝土异形柱抗震性能的影响规律.结果表明:随着轴压比的增大,试件的耗能能力降低,但降低幅度变小;刚度退化速度逐渐降低;且轴压比对异形柱的负向极限承载力影响较大.     

CFRP约束圆钢管高强混凝土短柱轴压试验研究

为研究混凝土强度、径厚比、CFRP(碳纤维增强复合材料)层数及CFRP包裹方式等参数对CFRP约束圆钢管混凝土轴压静力性能的影响,进行了6个圆钢管混凝土短柱和18个CFRP-钢管混凝土短柱的轴压对比试验.研究发现CFRP的约束对圆钢管混凝土承载力有较显著的提升,且承载力的提高幅度随着CFRP的增加而增加.钢管高强、超高强混凝土短柱的破坏形态呈现为剪切破坏,延性较差,CFRP的约束可以改善其延性,且CFRP层数越多延性越好.半包CFRP试件性能接近于全包CFRP试件性能.随径厚比增大,CFRP约束效果下降.若黏结良好,试件失效前,CFRP与钢管能保持协同工作;最后选取了3个经典的CFRP约束钢管混凝土轴压承载力公式进行验算,发现基于CFRP和钢管双重约束的公式能较好地预测其承载力.     

轴压下CFRP—钢管约束混凝土柱试验研究

为研究CFRP—钢管约束混凝土柱试件在B式(仅在核心混凝土施加轴压)加载下的轴压力学性能,采用轴压试验的方法对18根CFRP—钢管约束混凝土试件进行核心混凝土轴向加载,分析混凝土强度、CFRP包裹层数和CFRP约束效应系数对试件轴向承载力和轴向位移的影响。试验结果表明,CFRP约束效应系数对试件轴压承载力提高系数贡献最大,CFRP约束效应能防止钢管的屈曲同时限制混凝土裂缝的发展,增大核心混凝土强度和增加CFRP层数,试件轴向承载力有显著提高。同时制作了6根试件进行A式B式加载对比试验,试验结果表明B式加载方式的极限承载力均大于A式加载,B式加载试件在整个加载过程中CFRP都对混凝土产生约束作用,试件的轴压性能相较于A式更加优良。     

粘贴BFRP布约束钢筋混凝土柱轴心抗压试验研究

为了研究圆柱在不同的FRP种类和层数下的破坏特征和力学性能,进行21根FRP约束加固钢筋混凝土圆柱,其中9根BFRP、9根CFRP包裹和3根钢筋混凝土圆形截面短柱的轴心抗压试验,对横向应变、柱截面的应变和极限承载力等进行了分析。研究结果表明:两种纤维布加固后的钢筋混凝土短柱的承载力有明显提高,CFRP的承载力比BFRP的高,但差别不大;同时延性也有不同程度的提高;CFRP布的应变比BFRP布的大;包裹层数越多加固效果越好。采用纤维布约束加固钢筋混凝土柱后力学性能有明显改善。     

CFRP包裹带脱空缺陷圆CFST短柱的偏压受力性能

为了获悉碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)条带对带脱空缺陷圆钢管混凝土(concrete filled steel tube, CFST)短柱的修复加固作用,文章通过ABAQUS软件建立了偏压下CFRP包裹带脱空缺陷圆CFST短柱的数值分析模型,并通过现有试验数据验证了模型的准确性,进而分析了偏心率、钢材强度、混凝土强度、径厚比、CFRP强度、CFRP包裹层数及脱空比等关键参数对偏压构件承载力、破坏模式等基本力学指标的影响规律。研究结果表明:偏压下CFRP包裹带脱空缺陷圆CFST短柱的主要破坏模式包括钢管屈曲、CFRP断裂及混凝土压溃;CFRP条带包裹可以明显提高带脱空缺陷CFST短柱的承载力和延性;构件偏压极限承载力随着钢材强度、混凝土强度及CFRP包裹层数的增加而提高,随着脱空比、径厚比及偏心率的提高而降低。研究结果可为CFRP包裹带脱空缺陷圆CFST柱的设计和应用提供科学依据。     

新型BFRP布约束RC柱轴心抗压试验研究

进行21根FRP布约束加固RC圆柱（9根BFRP布包裹、9根CFRP布包裹和3根RC圆形截面短柱）的轴心抗压试验,研究了圆柱在包裹不同的FRP布种类和层数下的破坏特征和力学性能,对横向应变、柱截面的应变和极限承载力等进行了分析.结论是：两种纤维布加固后的RC柱的承载力有明显提高,CFRP布的承载力比BFRP布的高,但差别不大;同时延性也有不同程度的提高;CFRP布的应变比BFRP布的大;包裹层数越多加固效果越好.结论：采用纤维布约束加固RC柱后力学性能有明显改善.这一结果为BFRP的进一步研究提供理论基础,并可用于指导工程实践.     

CFRP布加固小偏心受压PEC柱的试验研究

为研究碳纤维布对H型钢部分包裹混凝土柱(PEC柱)在小偏心受压情况下的加固性能,共进行了10根试验柱的试验。试验柱分为两组,第一组和第二组各有5根试验柱,分别为偏心距30 mm的受压柱和偏心距50 mm的受压柱。其中两组中都有一根对比试验柱。试验结果表明,由于CFRP(碳纤维增强复合材料)布的约束作用,包裹CFRP布试验柱与对比试验柱对比,极限承载力提高5.12%~9.89%;CFRP布的粘贴间距、粘贴层数对PEC柱承载力的影响,与各试验柱相互对比,随其粘贴间距的减小和粘贴层数的增加,PEC柱抗压承载力也分别有所提高。证明CFRP布约束对提高PEC柱抗压性能的有效性。最后,在试验的基础上,考虑不同影响因素来对轴力和弯矩计算公式进行参数修正,提供了包裹CFRP布后矩形截面PEC柱在小偏心受压情况下承载力的计算方法,计算公式得到的计算结果与试验结果吻合度较高。     

CFRP约束预压状态下混凝土柱轴心受压性能的有限元分析

针对受压构件加固的试验研究很少考虑结构的实际工作状态,给实际加固混凝土结构带来不安全的因素,本文进行了CFRP约束预压状态下混凝土柱轴心受压性能的有限元分析。应用通用有限元分析软件ANSYS,重点提出了CFRP加固预压混凝土柱的承载力提高程度与轴压比的关系以及不同层数CFRP加固预压混凝土柱对其承载力和变形的影响,为实际工程中加固工作状态下的混凝土结构受压构件提供了理论依据。     

碳纤维布约束钢筋混凝土轴心受压柱的力学性能

对碳纤维布约束的钢筋混凝土柱进行了轴压性能试验.研究了混凝土强度、碳纤维布的包裹方式及碳纤维布抗拉强度等因素对约束钢筋混凝土柱的极限承载力及变形等力学性能的影响.试验分析的结果表明,随着混凝土强度的增加,碳纤维布约束加固效果将会降低,碳纤维布强度对其加固效果的影响也逐渐降低;在混凝土强度较低的情况下,采用高强一级碳纤维布加固效果较好;在相同的碳纤维布体积加固率的条件下,采用全包碳纤维布约束混凝土的加固方式比间隔包裹碳纤维布条带效果更好.     

CFRP布包镶加固底部糟朽木柱轴压试验

为探讨适用于糟朽柱根的有效加固方法,提出了采取CFRP布代替铁箍来包镶加固古建木柱柱根的方法.制作了6个模型,其中部分模型考虑柱根糟朽,并采用CFRP布进行包镶加固.采取静力加载试验方法,研究了CFRP布包镶加固前后木柱的轴压受力性能.基于试验结果,获得了木柱的力-变形曲线、力-应变曲线、极限承载力及延性性能,讨论了CFRP布包镶层数对加固效果的影响.结果表明,采用CFRP布包镶加固柱根后,木柱极限承载力可恢复81.4%~92.4%左右,延性性能恢复87.3%~95.8%左右,水平及竖向峰值压应变均有不同程度提高.当CFRP布包镶层数为3层时,木柱柱根加固效果最明显,但加固后的木柱承载性能略低于完好木柱.     

钢骨高强混凝土短柱轴压力系数限值

通过19根剪跨比为1．5的试件对钢骨高强混凝土短柱的力学性能进行了试验研究，分析了短柱的主要破坏形态和轴压力系数、配箍率、含钢率对钢骨高强混凝土短柱延性的影响，并得出了相应的影响因素和延性间的关系曲线。发现钢骨高强混凝土短柱位移延性随轴压力系数的减小和配箍率的增加而增大；但配箍率增加到一定值后，延性的增速减缓；延性也随着含钢率的增加而增加。鉴于现行国家规范中没有规定钢骨高强混凝土短柱的轴压力系数限值，根据试验结果，提出了满足一定延性的钢骨高强混凝土短柱的轴压力系数限值。     

抗震设计中钢筋混凝土柱碳纤维布加固量的分析

考虑在柱顶发生最大水平侧移的情况下，剪应力与正应力的共同作用效应，并采用莫尔库仑破坏准则进行分析，提出了一种确定抗震设计中钢筋混凝土框架柱碳纤维布加固量的近似计算方法。分析表明：箍筋与横向包裹碳纤维布的主要作用不是单纯抵抗剪力破坏或提高轴向压力作用下柱的变形能力，更重要的是它们约束了承受复杂应力状态的柱核心混凝土，从而提高了柱核心混凝土的变形和强度。     

高强玻璃纤维约束混凝土轴压方柱的试验研究

对不同混凝土强度等级的柱，分别采用高强玻璃纤维及碳纤维增强复合材料条状包裹加固，进行轴心受压试验研究，对比分析了约束纤维对柱承载力和延性的作用规律，并分析了对混凝土强度等级的影响。结果表明：GFRP的约束作用可以提高柱的承载能力，并使其延性得到了显著的改善，还可以大幅度降低加固成本。和碳纤维相比，采用玻璃纤维的总体加固效益更加优越。     

负载下碳纤维布约束混凝土圆柱轴压应力-应变关系试验研究

通过32个碳纤维布约束混凝土圆柱的轴压试验,研究了圆柱在不同的负载水平、混凝土强度和碳纤维包裹层数下的破坏特征和力学性能,并对负载导致约束混凝土峰值点应力和应变下降的原因进行了分析.试验结果表明,负载水平的大小对于碳纤维布的约束效果有明显影响.随着负载水平的提高,第2阶段刚度、峰值点应力和应变均逐渐下降;而碳纤维包裹层数的增加,则放大了这种效应.在已有未负荷状态下碳纤维布约束混凝土的相关研究成果的基础上,根据试验结果,首次提出了考虑负载影响的第2阶段刚度、侧向膨胀系数、峰值点应力和应变的计算公式,并提出了考虑负载影响的碳纤维布约束混凝土圆柱的应力-应变关系计算模型.     

碳纤维布约束混凝土方柱轴压性能的试验研究

研究了碳纤维布约束混凝土方柱的轴向抗压性能,考虑了纤维布的粘贴方式、纤维布数量以及纤维布条之间的间距对约束效果的影响。重点分析了其破坏形态、承载力和轴向压应力与应变的关系,结果表明碳纤维布约束混凝土柱可不同程度地提高其抗压承载力和变形能力;整体加固效果明显优于条带加固;随加固率的增大,峰值应力、峰值应变、极限应力和极限应变都有所提高,轴向应力应变曲线的下降段趋于平缓。     

钢筋混凝土Z形柱轴压比限值的研究

对现有规程没有具体技术规定的Z形柱轴压比限值进行研究.基于平截面假设和异形柱轴压比限值大小偏压界限理论法,利用简便快捷的截面高斯积分计算Z形柱轴压比限值,分析了荷载角、截面尺寸、混凝土强度、配筋率等因素对Z形柱轴压比限值的影响.结论表明:荷载角对Z形柱轴压比限值影响明显,最不利荷载角为135°和315°;在最不利荷载角作用下,轴压比限值随混凝土强度增加有一定提高,轴压比限值随肢长厚比增加略有提高,纵筋配筋率变化对轴压比限值几乎没有影响.     

FRP管-混凝土-钢管组合短柱轴压性能试验及有限元分析

为了研究FRP管-混凝土-钢管组合短柱的轴压性能,进行了3个实心组合短柱的轴压试验.基于非线性有限元分析软件ANSYS,通过选择合适的单元类型以及材料的本构关系,对实心组合短柱进行了数值仿真分析,并与试验结果进行对比,证明了所采用的非线性有限元分析模型可以较好地模拟实心组合短柱的受力过程.结合已建立的有限元模型,开展了参数的敏感性分析,探讨了FRP管厚度、钢管厚度和强度、核心混凝土强度等参数对实心组合短柱轴压性能的影响.模拟结果表明:FRP管厚度对实心组合短柱的轴压性能有显著影响,钢管厚度和强度对实心组合短柱的影响规律较相似,对第二线性阶段斜率均无影响,其中钢管厚度对实心组合短柱的初始刚度略有影响,核心混凝土强度变化对极限承载力有较大影响.     

CFRP加固高强混凝土的本构模型研究

利用主动侧限混凝土柱的轴向压缩本构模型,结合多轴应力下的混凝土破坏准则,建立了CFRP加固高强混凝土的轴向压缩本构关系,并与CFRP加固高强混凝土柱的轴心受压试验结果进行对比分析.结果表明:采用理论模型计算的碳纤维布约束高强混凝土的应力-应变曲线与试验曲线吻合较好.     

碳纤维增强聚合物-钢管混凝土柱轴压稳定性灰熵关联度分析

为了进一步研究碳纤维增强聚合物(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)-钢管混凝土复合结构构件的力学性能,对CFRP-钢管混凝土轴压柱的稳定性在不同影响因素下的演变规律进行了分析。以一系列试验研究为基础,通过灰熵关联度方法研究了长径比、套箍系数等指标与复合结构稳定性性能的关联程度。结果表明:CFRP可以有效地改善结构的性能;随着长径比的增大,套箍效应逐渐减小;各影响因素在不同情况下的灰熵关联度排序与实践一致,验证了灰关联熵理论可用于评价CFRP-钢管混凝土轴压柱性能的关联因素主次关系的有效性。研究结果可以为CFRP-钢管混凝土结构的进一步研究和实践应用提供参考。