FRP约束混凝土短柱在重复轴压作用下的力学性能

为了研究纤维增强复合材料(FRP)约束混凝土短柱在重复轴压荷载作用下的力学性能,对其进行试验和理论研究.共对6个FRP约束混凝土短柱试件(含3个单调加载和3个重复加载试件)进行竖向轴压试验.基于试验结果,分析讨论试件的破坏模式、应力-应变曲线、塑性残余应变、应力退化和极限状态.试验结果表明,重复荷载作用下试件的包络曲线略低于对应的单调荷载作用下试件的应力-应变曲线;卸载应变和塑性残余应变存在线性关系;FRP约束混凝土在重复荷载作用下的应力退化系数基本保持不变.根据国内外学者提出的理论模型,对重复加载试件的卸载路径曲线、再加载路径曲线和全过程应力-应变曲线进行预测.通过与试验结果比较,证明这些模型具有准确性和合理性.     

不同加载模式下GFRP管混凝土组合柱的损伤实时监测

基于压电陶瓷主动传感技术，对GFRP管混凝土组合柱(concrete filled GFRP tube, CFGT)进行损伤监测.制作2组预埋压电智能骨料(smart aggregate, SA)的GFRP管约束混凝土短柱试件，分别进行单调和往复轴压试验，监测其损伤情况.加载过程中采集实时信号，采用小波包能量法和基于均方根偏差的损伤评判指标(damage indicator, DI)等进行损伤评估，发现小波包能量随着荷载的增大明显衰减，而损伤评判指标随着荷载的增大而增大，且在损伤达到一定程度时趋于平稳；组合柱底的小波包能量均大于柱顶的；柱底混凝土晚于柱顶破环；往复加载下的混凝土破坏先于单调加载下的.结果表明，该监测方法能有效识别组合柱在受力时的实时损伤程度，且监测信号的幅值、小波包能量、损伤评判指标均在损伤过程中表现出较好的敏感性.该方法可为该类组合柱在施工、使用过程中的实时损伤研究提供参考.     

GFRP管约束钢骨混凝土组合短柱轴压试验

目的研究GFRP管约束钢骨混凝土组合短柱在轴压荷载作用下的破坏模式和轴压力学性能,以指导工程实际·方法对7根GFRP管约束钢骨混凝土组合短柱进行轴压试验,研究混凝土强度等级、截面含钢率和截面组合形式对组合短柱的破坏模式和轴压力学性能的影响,得到其荷载位移曲线;采用纤维模型法预测荷载轴向应变曲线.结果短柱内部混凝土均呈45。斜剪切破坏,柱脚钢管发生鼓曲;相同含钢率下,内置工字钢短柱比内置钢管短柱破坏更严重,极限承载力更低;短柱的荷载-位移曲线都呈双线性上升,内置钢管使短柱极限承载能力提升1.44～1.96倍,增大钢管截面尺寸对短柱极限承载力的提升效果最明显.结论内置钢管能更有效提高短柱的极限承载力,采用纤维模型法预测荷载轴向应变曲线时,引入环向极限约束面积比系数ξ,使极限承载力预测误差在5%以内,可为GFRP管约束钢骨混凝土组合构件的非线性分析提供参考.     

开孔对GFRP管约束混凝土柱受压性能的影响

基于已有的GFRP约束混凝土柱相关试验成果,利用ABAQUS建立2根无损试件并验证模型的正确性;通过有限元软件建立4根无损GFRP管约束混凝土组合柱轴压试验模型,在此基础上设计12根不同开孔尺寸、位置带几何缺陷GFRP管约束混凝土组合柱轴压试验模型,研究开孔尺寸、位置对缺陷试件轴压性能的影响规律,分析组合柱应力分布、极限承载力和荷载-应变全过程的变化曲线.结果表明:随着开孔尺寸的增大,带几何缺陷试件的承载力逐渐降低;开孔位置对承载力的影响微小.     

GFRP管高强混凝土空心柱轴压试验研究

为研究GFRP管高强混凝土短柱的轴心受压性能,进行了4根不同截面组合柱的轴心受压试验,主要研究其工作机理和破坏形态.试验结果表明:在荷载作用初期,组合柱GFRP管对混凝土没有约束作用,随着荷载作用增加,GFRP管表面出现白纹和轻微的响声;在极限状态时,GFRP管被拉断,并伴随巨大的响声.GFRP管-高强混凝土-钢管组合柱的承载力比GFRP管-高强混凝土-GFRP管组合柱高37%左右.采用统一理论法建立组合柱的轴压承载力计算公式,理论计算结果与试验结果吻合良好.     

GFRP管约束UHPC柱的伪静力试验

针对特定环境需求下柱的抗震与耐腐蚀能力,提出一种玻璃纤维增强复合材料与超高性能混凝土组合柱;考虑不同轴压比和GFRP (Glass Fiber Reinforced Plastics,玻璃纤维增强塑料)管纤维丝缠绕角度参数,对6个组合柱试件和1个超高性能混凝土(UHPC)对比柱试件开展了水平低周往复加载试验;对试件的滞回曲线、延性系数、强度和刚度退化系数、应变变化规律以及耗能能力进行了研究.研究结果表明:GFRP管能够改善试件破坏形态,提高试件抗震性能;当轴压比一定时,45°缠绕管组合柱的极限水平承载力和等效刚度比80°缠绕管组合柱低,但其延性系数更高,耗能能力更好,GFRP管对混凝土的约束作用也更强;在试验轴压比为0.2,0.3,0.4,轴压比越大,试件的极限水平承载力越低,延性越差,耗能能力下降.     

纤维增强塑料管约束混凝土本构模型试验研究

进行了玻璃纤维增强塑料（GFRP）管约束混凝土本构模型试验．试件分三种类型：GFRP管直接受压；GFRP管不直接受压；GFRP管不直接受压，管内壁涂油脂．试验得到了混凝土纵向及环向应力-应变曲线，GFRP纵向应变和环向应变沿纵向的分布及泊松比曲线．试验可见，GFRP壳体测得的应变可代表核心混凝土的应变．纵向及环向应力-应变曲线可用曲线-线性强化模拟．达到非约束混凝土峰值应力前，三种试件的应力-应变曲线相当接近；GFRP不直接受压试件的第二斜率比直接受压试件的第二斜率大，但极限应力比后者小．核心混凝土达极限状态的标志是环向纤维达到极限拉应变．极限泊松比约为1．0～1．4．GFI蹬壳体与核心混凝土界面间存在粘结应力．     

GFRP管约束泡沫柱抗侧向冲击数值模拟

通过对玻璃纤维(GFRP)空管和GFRP管约束泡沫柱进行低速冲击有限元模拟,研究冲击高度对试件冲击力时程曲线和吸能效果的影响;将GFRP管约束泡沫柱与GFRP管约束混凝土柱的冲击力时程曲线进行对比,研究不同填充材料对试件冲击力时程曲线和吸能效果的影响。研究结果表明:随着冲击高度的增加,试件的冲击力峰值增大,试件的吸能效果降低;填充泡沫比填充混凝土具有更好的吸能效果,可以更有效抑制冲击荷载的增加;GFRP管约束泡沫柱抗侧向冲击破坏分为两个阶段,前一阶段GFRP失效,后一阶段泡沫复合材料芯材失效。     

GFRP混凝土圆形管柱试验研究

通过对GFRP混凝土圆形管长柱的轴心受压试验研究,分析了荷载—应变关系曲线和破坏形态,GFRP混凝土圆形管柱的泊松比变化规律,GFRP混凝土圆形管柱的受力阶段,以及管柱的整体承载力及变形性能。比较理论分析与试验结果,吻合较好。     

反复荷载下碳化混凝土力学性能及本构关系研究

为研究碳化对反复荷载下混凝土力学性能及本构关系的影响,本文通过碳化混凝土棱柱体试件单调及反复荷载试验,得到各试件应力应变曲线及骨架曲线,考虑到碳化混凝土构件的截面尺寸效应,从混凝土碳化率的角度对比分析了单调及反复荷载下碳化对试件破坏形态、混凝土强度、弹性模量、峰值应变及极限应变的影响.试验表明:随着反复荷载下碳化混凝土内部损伤的积累,其应力应变曲线下降段比单调荷载下的更为陡峭,破坏较为突然,反复荷载碳化混凝土延性变差;反复荷载下随着碳化率的增加,混凝土碳化后的峰值应变有所降低,但变化不大;而峰值应力均有所提高,极限应变均有所降低.根据试验结果引入与碳化率相关的下降段参数修正系数建立了碳化混凝土反复荷载作用下应力-应变本构关系,通过与试验对比分析表明本文确定的本构关系与试验结果较为吻合.     

带栓钉型钢RPC剪力传递性能试验研究

文章通过5个带栓钉连接件的型钢活性粉末混凝土(reactive powder concrete,RPC)短柱在单调荷载下的推出试验及1个自然黏结试件的对比试验,研究了带栓钉连接件的型钢RPC短柱的破坏形态、荷载滑移曲线、型钢应变曲线及抗剪承载力等。试验结果表明:带栓钉连接件的型钢RPC推出试件的破坏以RPC劈裂为主,和普通型钢混凝土试件的荷载-滑移曲线一样,大致可分为5个阶段,分别为无滑移段、滑移段、破坏段、荷载下降段及残余段;应力-应变曲线也和普通型钢混凝土相似,在荷载较小时,型钢应变曲线成指数形式,在荷载较大时,由于栓钉剪切变形的影响,栓钉根部混凝土受局部承压作用,近栓钉位置的型钢应变会产生突变。基于试验结果,以非线性断裂力学思想为基础,通过断裂能推出计算试件黏结锚固承载力的公式。计算结果表明,与试验结果相比较,公式计算结果较为保守,可用于工程实际。     

双钢板-混凝土短肢组合剪力墙抗震性能试验

对4个双钢板-混凝土短肢组合剪力墙试件进行了试验,考虑了单调、循环两种加载方式以及1.0、2.0两种剪跨比,研究了该类墙体的破坏模式、延性、刚度、承载力、耗能等抗震性能指标.试验结果表明:组合剪力墙在加载过程中经历了混凝土的开裂和压溃、钢板的屈曲和屈服甚至断裂,其破坏模式属于典型的弯曲控制型破坏;组合剪力墙的位移延性系数均超过3.0,试件具有较好的变形能力;剪跨比为2.0的组合剪力墙具有更好的延性;循环加载组合剪力墙表面钢板的屈曲和混凝土的严重损伤,致使其耗能较差;循环加载组合剪力墙的极限荷载、延性系数较单调加载组合剪力墙均降低10%以上.提出限制表面钢板屈曲的优化建议.     

钢骨-钢管混凝土组合柱压弯性能试验研究

通过钢骨—铜管混凝土组合柱单调压弯试验，分析了轴压比一定时，配骨指标不同的组合柱在水平荷载作用下的受力性能，讨论了这种新型组合柱的破坏形态、截面应变分布、荷载-位移关系曲线、承载能力和延性。试验结果表明，钢骨—钢管混凝土压弯组合柱具有很好的承载力和延性。     

轴压PVC-FRP管混凝土中长柱试验研究

通过10根PVC-FRP管混凝土中长柱轴压性能试验研究,探讨PVC-FRP管混凝土中长柱受力性能以及PVC-FRP管对核心混凝土承载力的提高效果,分析长细比对试件承载力、变形以及破坏形态的影响.试验研究表明:PVC-FRP管混凝土中长柱的受力过程经历弹性阶段、裂缝开展阶段和强化阶段;试件破坏形态表现为中部多条FRP条带被拉断,PVC管被压碎;随着长细比的增加,试件的承载力、轴向极限应变和环向极限应变逐渐减少,轴向极限应变降低的幅度比承载力降低幅度要大.PVC-FRP管混凝土中长柱的应力-应变关系曲线可以分为两个阶段:第一阶段的应力-应变曲线为抛物线,与素混凝土柱基本相似;第二阶段的应力-应变曲线为强化段,不同长细比试件强化段的斜率基本相同,试件破坏前,其应力和应变一直处于增加状态.在试验研究基础上,提出PVC-FRP管混凝土中长柱承载力和轴向极限应变的计算公式,建立PVC-FRP管混凝土中长柱应力-应变关系模型.研究结果为PVC-FRP管混凝土柱的研究和应用提供了参考.     

盐酸腐蚀混凝土受反复压应力作用时的力学性能

现有关于混凝土受酸腐蚀的研究多集中于对混凝土结构在不受荷载或受单调荷载作用下力学行为的探究,为研究盐酸腐蚀环境下在役混凝土构件承受反复荷载时的力学性能变化规律,文中首先设计并制作6组混凝土棱柱体试件,以质量分数为1%的盐酸对试件进行全浸泡加速腐蚀,开展不同腐蚀龄期下混凝土的单调及反复轴压荷载试验,探讨腐蚀对混凝土在反复轴压荷载作用下力学性能的影响;然后提出了有效承载截面积比的概念,引入有效承载面积比的下降段修正系数,建立反复荷载下盐酸腐蚀混凝土的实用本构模型,并对模型进行验证。结果表明：盐酸腐蚀对混凝土破坏特征具有显著影响,荷载作用下腐蚀混凝土表面易剥落,随着荷载递增,表面剥落面积变大;同时,随着腐蚀龄期的增加,抗压强度明显下降,承载能力迅速降低。不同腐蚀龄期混凝土在反复荷载作用下的应力-应变曲线包络线与单调加载基本一致;但由于腐蚀混凝土内部损伤的累积,反复荷载下应力-应变曲线下降段较单调荷载下的斜率更大,破坏较为突然,混凝土的峰值应变较单调荷载下的有所减小,但变化不大。随着盐酸腐蚀龄期的增长,在反复荷载作用下混凝土峰值应变、极限应变明显增大,而峰值应力、弹性模量大幅度下降,相较于未腐...     

尺寸效应对GFRP管型钢混凝土组合柱力学性能的影响

为研究尺寸效应对GFRP管型钢混凝土组合柱力学性能的影响规律,对4根组合柱试件进行轴压试验,并验证了Ansys软件所建模型的正确性.建立5种尺寸的组合柱模型进行有限元分析.结果表明:随着试件尺寸的增大,试件的极限应力和延性都会随之降低,且降低幅度呈现非线性变化.该研究为GFRP管型钢混凝土组合柱组合柱的实际应用提供一定理论依据.     

轴压纤维增强复合材料-型钢-混凝土组合短柱的力学性能

为了研究纤维增强复合材料(FRP)管壁厚度和试件尺寸对FRP-型钢-混凝土组合短柱力学性能的影响,对2根FRP-型钢-混凝土组合短柱进行轴心受压实验;利用有限元软件建立数值模型,对10根模拟试件进行分析,绘制试件在静力荷载作用下的荷载-应变曲线,分析FRP管壁厚度及试件尺寸对FRP-型钢-混凝土短柱轴心受压下力学性能的影响规律。结果表明:在试件尺寸相同的情况下,FRP管壁厚度越大,试件的承载能力越强,延性越好;随着试件尺寸的增大,试件极限应力增大的幅度减小,导致试件的延性劣化。     

中空率对中空GFRP管钢筋混凝土柱性能影响

为研究中空率对轴压中空GFRP管钢筋混凝土柱力学性能的影响,对不同中空率条件下的构件进行轴心抗压试验,并应用ANSYS软件,建立有限元模型进行仿真模拟,对得到的载荷-应变曲线和极限承载力进行分析.结果表明:随着中空率的增大,组合柱的承载力降低,GFRP管对核心混凝土的约束套箍作用减小,核心混凝土的厚度影响了GFRP管对核心混凝土的约束作用.所得成果可为相关研究及工程实际应用提供参考.     

GFRP管钢骨混凝土轴压短柱承载力研究

GFRP管钢骨混凝土组合柱是一种新型组合构件,由GFRP外管、钢骨和混凝土三部分组成.为研究组合柱的力学性能,进行了5根GFRP管钢骨混凝土组合柱的轴压试验.通过编制程序,以配骨率、GFRP管壁厚度、混凝土强度为主要参数,计算了9个构件,得到其轴向荷载与应变关系曲线.结果表明:组合柱承载力随着配骨率的增加、GFRP管壁厚度的增加及混凝土强度的增加而提高,且变化幅度相对明显.分别采用简单叠加法和统一理论两种计算方法,建立组合柱轴心受压承载力计算公式,理论计算结果与试验结果吻合良好.     

不同空心率下偏压GFRP管-混凝土-钢管组合柱的数值模拟

本文研究了空心率对偏压下GFRP管-混凝土-钢管组合柱力学性能的影响规律,可为构件设计提供依据。本研究利用有限元分析技术对不同空心率下的构件进行模拟试验与分析,结果表明:组合柱的承载力随着空心率的提高而降低。减小空心率对组合柱的承载力和延性都有提升作用,且对偏压曲线的弹塑性阶段有延长作用;增大GFRP管壁厚以及增大混凝土强度对组合柱在偏心受压状态下的极限承载力都有着显著的提升作用;其他影响因素相同的情况下,随着空心率的不断增大,构件极限承载力降低的幅度逐渐加大。