预应力CFRP加固混凝土柱抗震性能的数值分析

采用预应力CFRP片材加固钢筋混凝土柱,可以提高柱的抗震性能.本文采用有限元分析软件ANSYS,对预应力CFRP片材加固钢筋混凝土柱的低周反复荷载试验过程进行了数值模拟分析,提出了分析同类问题的有限元算法,研究了预应力大小对预应力FRP片材加固钢筋混凝土柱抗震性能的影响,分析了预应力FRP片材加固钢筋混凝土柱的破坏机理.分析结果表明:随着FRP片材预应力度的增加,被加固柱的滞回曲线趋于饱满,滞回环的外包面积增大,延性增加,其耗能能力和抗震性能显著提高.     

FRP增强混凝土框架节点恢复力模型

为研究FRP增强混凝土梁柱节点及其组成框架结构的整体抗震性能,基于FRP增强混凝土梁柱节点的拟静力试验结果,分析了各类试验节点的滞回特性.考虑刚度退化的影响,提出FRP增强混凝土框架节点的三折线恢复力模型及其特征参数取值范围,并给出层间混杂FRP加固节点的恢复力模型表达式.结果表明,各类FRP加固节点的抗震性能相对于对比构件有明显的提高,相对而言层间混杂FRP的增强作用更为有效.所建立的恢复力模型骨架曲线与试验值非常接近,此模型可用于FRP增强混凝土框架结构的弹塑性动力反应分析及其节点的抗震加固设计.     

基于性能的FRP加固混凝土柱抗震水平及指标选取

在研究FRP加固混凝土框架柱的抗震性能时引入了基于性能的抗震设计理论,从适用性、经济可修性、安全性三个方面将FRP加固框架柱的抗震性能划分为5个等级:正常使用、暂时使用、可修使用、生命安全及防止倒塌.对FRP加固框架柱的位移角限值进行统计分析,讨论了位移角与纵筋率ρs、配箍特征值λv、剪跨比λ、轴压比n及FRP特征值λf之间的关系;结果表明,n和λf对位移角有显著影响.选取位移角作为性能指标,并将n和λf引入到位移角的量化当中,给出了基于性能的抗震设计的指标限值.     

纤维增强复合材料(FRP)加固混凝土柱的研究综述

纤维增强复合材料(FRP)以其轻质高强、耐腐蚀、耐疲劳、施工方便等特点,备受土木工程界内人士的关注.近年来随着国内外对FRP材料的研究和发展,FRP作为一种高效的、极具发展和应用前景的新型建筑材料其应用也日益广泛,现己成为结构补强加固和新结构体系开发中的一种重要的新材料.本文主要从FRP加固混凝土柱应力-应变关系,抗震性能以及数值模拟等方面对FRP加固混凝土柱的国内外研究状况进行详细阐述.     

CFRP加固桥梁RC短柱远程协同拟动力实验

针对已建的不能满足现有抗震规范设计要求的桥梁圆截面钢筋混凝土短柱,通过FRP加固后并在恒定轴力作用下,利用NetSLab实验平台进行国内首次整桥的远程协同拟动力实验.分析了2根CFRP加固剪切柱在地震荷载作用下的破坏现象、延性及耗能等.结果表明:CFRP加固不仅阻止了短柱的脆性剪切破坏,而且使破坏模式转化为延性弯曲破坏,使构件具有了稳定的滞回性能及耗能能力,有效地改善了短柱的抗震性能.     

混杂FRP加固腐蚀钢筋混凝土圆柱基于位移性能的抗震设计

采用简化的双线性纤维增强聚合物(FRP)约束混凝土应力-应变曲线模型,对地震荷载作用下的混杂FRP约束完好混凝土圆柱进行了近似的截面延性分析,再从钢筋有效截面面积的减少、钢筋力学性能的降低和钢筋-混凝土黏结界面的弱化三个方面考虑钢筋腐蚀对截面延性的影响,建立了计算混杂FRP加固腐蚀混凝土圆柱潜在塑性铰区延性的简单适用模型,并编写了无需迭代的混杂FRP加固腐蚀混凝土柱基于位移性能的抗震设计程序.     

FRP管-混凝土-钢管组合双壁空心柱抗震性能的研究进展

纤维增强复合材料(FRP)管-混凝土-钢管组合双壁空心柱是一种由FRP外管、钢内管以及两者之间填充的混凝土3部分组成的新型组合柱。FRP外管的纤维缠绕方向为环向或接近环向,可对混凝土提供约束并可提高其抗剪承载力;FRP外管可保护钢内管不接触腐蚀环境,而使其具有优越的耐腐蚀性能;钢管可起到纵筋的作用,为该柱提供轴力;而内部填充的混凝土受到FRP外管和钢内管的共同约束作用,使该柱具有优越的延性和抗震性能。结合国内外研究成果,阐述了FRP管-混凝土-钢管组合双壁空心柱抗震性能的研究进展,分析了FRP管厚度、轴压比、混凝土强度等对该新型组合柱的抗震性能的影响。     

钢套法加固方钢管混凝土柱抗震性能试验研究

针对方钢管混凝土柱加固后的抗震性能进行了6根柱的低周反复荷载破坏试验,研究了外套钢套法和外包钢套法两种加固方法以及钢套壁厚、施焊和加固高度对加固效果的影响,分析了相应的加固机理。通过对试件的滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能能力、承载力及刚度退化系数等参数的分析可知:钢套法合理加固保证了混凝土柱"强剪弱弯"抗震延性设计目标,其破坏形态均表现为压弯破坏;外套钢套法加固提高柱的承载力作用有限,但极大提高了混凝土柱的延性性能,使其抗震性能明显提高;外包钢套法加固显著提高了混凝土柱的承载力、刚度,使其延性性能有所改善,抗震性能显著提高。     

FRP加固轴压混凝土矩形截面柱的承载力计算

在分析FRP约束混凝土矩形截面柱受力机理的基础上,建立了FRP约束混凝土矩形柱截面的有效受压区的计算模型,结合已有的试验数据,提出了FRP加固混凝土轴心受压矩形截面柱极限承载力的实用计算公式.     

基于BP神经网络的FRP筋与混凝土界面黏结强度预测

纤维筋增强混凝土材料的界面黏结强度是评价其力学性能的重要指标之一.基于现有文献中的试验数据,建立了292组FRP筋混凝土拉拔试验的数据库,利用人工神经网络对FRP筋与混凝土之间的黏结强度进行预测.数据库被随机分成两个数据集,其中242组数据用于训练,50组数据用于仿真预测.利用反向传播算法训练了一个3层人工神经网络模型,该模型的输入层包括7个参数:FRP筋类型、表面形式、FRP筋直径、锚固长度、破坏模式、混凝土抗压强度和归一化的混凝土保护层厚度.输出层为FRP筋与混凝土界面黏结强度.结果表明,BP神经网络模型具有良好的预测和泛化能力,预测误差较小.该方法能够综合考虑众多FRP筋与混凝土界面黏结强度的影响因素,给出精确的预测结果.     

FRP钢骨混凝土梁正截面抗弯承载力计算

为了进一步研究纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer,FRP)加固后钢骨混凝土(SRC)梁的破坏机理、受力性能问题,在以往FRP加固钢筋混凝土(RC)梁力学性能理论分析结果的基础上,对FRP加固钢骨混凝土梁的力学性能进行分析.将未达到极限应力状态的非线性混凝土应力图转化成了等效矩形应力图,从而给出等效矩形应力图计算系数m,n.根据不同的破坏形态,推导了FRP加固钢骨混凝土梁的正截面抗弯承载力相关方程,公式形式简单,概念明确,便于实际应用.根据不同的破坏模式提出了相对界限受压区高度和FRP的界限配置率.     

FRP约束SRHC压弯构件正截面承载力计算

综合考虑钢骨混凝土柱的受力特性,提出一种在不增加构件截面尺寸的情况下,既提高其承载能力,又增加其抗剪能力和抗震延性的一种新型柱模式——FRP(纤维增强复合材料)与SRHC(钢骨高强混凝土)组合柱.在混凝土内部埋设型钢,形成SRHC柱,在进行施工的同时或待结构主体施工至一定高度后,再用FRP布横向包裹及纵向粘贴SRHC柱,形成FRP-SRHC组合柱.考虑到FRP钢骨混凝土柱多数是处于偏心受压状态,因此,分析环向FRP布对核心混凝土的约束作用及纵向FRP布对钢骨混凝土柱正截面承载力的贡献,确定FRP约束SRHC组合柱的界限相对受压区高度,分别给出FRP约束SRHC柱大(小)偏心受压柱的承载力计算公...     

多破坏模式和二次受力影响下FRP加固RC梁抗弯承载力

针对实际工程应用中FRP加固RC梁存在多种破坏模式和二次受力影响等关键问题,提出采用能基本表征受压区混凝土实际应力-应变情况的Hognestad本构模型,以考虑受压区混凝土非线性应力变化。推导FRP加固RC梁受压混凝土等效应力和受压区高度各自对应的相关比值,并得出FRP拉断、钢筋屈服前、后受压区混凝土压碎这3种不同破坏模式下的梁正截面极限抗弯承载力计算公式,同时推导加固梁FRP最大、最小加固量的计算公式以定义各破坏模式间的临界状态,并考虑二次受力影响和滞后应变效应。研究结果表明:所推导的公式能有效表征加固梁的不同破坏模式及二次受力效应,所计算的承载力与试验值较吻合,可以用于RC梁加固设计和承载力分析。     

FRP编织网/ECC复合加固钢筋混凝土圆柱力学性能的试验研究

考虑纤维编织网表面处理、层数和ECC施工工艺等因素,对FRP编织网/ECC复合增强钢筋混凝土圆柱进行了静力轴向受压试验,研究了加固柱的承载力和变形能力.在试验研究的基础上,利用有限元软件建立了加固柱的数值分析模型.试验结果表明,加固柱的破坏形态为BFRP编织网断裂;随着编织网层数的增加,加固柱的极限荷载和变形性能均有所提高;FRP编织网经过表面处理后,显著地改善了与ECC的界面黏结性能和共同工作性能;涂抹ECC和喷射ECC与FRP编织网形成的复合加固层,均能对核心钢筋混凝土柱提供有效的侧向约束应力,延缓了纵筋的屈服.计算结果表明,利用所建立的非线性有限元模型,可以有效地预测加固柱的极限荷载和受力性能.     

碳纤维布加固混凝土框架受力性能

为了避免纤维布拉断、剥离等提前破坏模式,提出了铝角钢/FRP加固框架结构梁、柱端部的新型加固方法.介绍了两跨两层框架试件的几何、配筋、加固过程和试验方法.通过比较分析,选择合适的应力-应变模型以模拟FRP对混凝土的约束效应,截面的弯矩-曲率关系近似地采用带软化段的四折线型,对加固后的框架进行非线性分析,与试验结果作了对比.最后,研究了混凝土约束效应、加固长度、合理选择待加固杆件对加固框架受力性能的影响.数值分析结果与试验结果吻合良好,FRP产生的约束效应对框架受力有较大影响,适当选择加固长度和加固量,可以实现塑性铰或破坏面位置的转移,特别加强薄弱的杆件,可以取得显著的加固效果.     

碳纤维布约束螺旋箍筋短柱抗震试验及有限元分析

目的研究经碳纤维(CFRP)约束后现役短柱的强度、刚度和延性等抗震加固性能,为螺旋箍筋短柱加固提供有效方法.方法依据实际工程较低配箍率制作不同试件,依次进行拟静力试验和拟动力试验;基于Open Sees有限元软件进行数值分析,并进一步进行对比试验,分析试件的破坏现象、时程曲线、滞回曲线和骨架曲线.结果按照旧规范设计并服役的螺旋箍筋混凝土短柱,经过CFRP约束后其破坏模式从脆性破坏转变为延性破坏,骨架曲线后期平缓,短柱适当提高了抗剪承载力并有效地增加延性,能够满足现行抗震规范要求.结论弹性范围内CFRP加固方法基本不改变构件抗侧刚度,从而不会影响结构动力特性,相比其他加固方法具有显著优势.     

外包钢加固震损钢管混凝土柱的抗震性能试验

为了研究外包钢加固震损方钢管混凝土柱的抗震性能,基于现行设计规范,设计并制作了4根方钢管混凝土柱模型,其中,1根为原型对比柱,1根为直接加固柱,2根受到不同程度地震损伤用来模拟中震和大震后采用外包钢加固修复,所有钢管混凝土柱均进行了低周反复荷载试验,以研究外包钢加固震损柱的可行性和有效性,探讨不同地震损伤程度对加固效果的影响。试验结果表明:外包钢合理地加固方钢管混凝土柱后的破坏形态为压弯破坏,满足"强剪弱弯"的抗震设防设计目标;外包钢加固柱的承载力显著提高,延性性能有所增加,抗震性能得到明显改善;在一定损伤程度情况下能加固柱并恢复受损前的抗震性能;从极限承载力、延性系数、能量耗散系数来看,采用外包钢法加固震损柱是一种有效的抗震加固方法。     

BFRP与CFRP加固混凝土短柱抗震性能试验研究

对5根采用玄武岩纤维布和碳纤维布加固的混凝土短柱和1根对比柱进行了低周反复荷载试验.试验表明,玄武岩纤维布环向包裹加固能显著改变混凝土短柱的破坏形态,提高混凝土短柱的抗剪承载力、延性和耗能能力.相同工况下,玄武岩纤维布加固短柱的抗震性能与碳纤维布加固的短柱相近.玄武岩纤维布因低廉的价格和较好的综合力学性能,在抗震加固领域将有较好的应用前景.     

FRP加固砌体结构的研究与应用

外贴纤维增强高分子聚合物复合材料(FRP)加固技术近年来在砌体结构的修复加固中得到应用.外贴FRP加固技术既适用于墙体局部开裂的加固又适用于墙体承载力不足的加固.介绍了近年来,国内外学者研究、开发和应用FRP材料进行砌体结构加固的试验和理论研究进展,详细介绍了FRP加固砌体结构抗剪、抗震、平面外抗弯性能以及FRP与砌体黏结性能研究进展.研究成果表明,外贴FRP加固可以提高砌体结构的抗剪和平面外抗弯极限承载力,改善结构的抗震性能,避免了由于砖砌体的脆性破坏而导致整体结构的突然破坏.同时介绍了欧洲古建筑采用FRP进行修复加固等FRP加固砌体结构工程应用情况.在总结以往研究成果的基础上提出了有关设计、施工建议,供实际加固改造工程应用参考.     

纤维布加固填充墙钢筋混凝土框架的抗震性能水准研究

为研究纤维布（Fiber-Reinforced Polymer, FRP）加固对填充墙钢筋混凝土（RC）框架抗震性能水准的影响,利用数值模拟验证后的有限元建模方法,分别对未加固及FRP加固后的1000个随机结构模型进行了Pushover分析,最终基于各极限状态下层间位移角的统计分析结果,建立了FRP加固前后填充墙RC框架针对不同极限状态的量化划分准则。不同加固方案的分析结果表明：FRP仅加固框架梁、柱对框架轻微破坏状态影响不大,但会大幅度提高框架中等、严重和倒塌破坏的延性水平,且提高幅度随着框架柱包裹FRP层数的增加而增加;FRP仅加固填充墙并不能改善填充墙在轻微和中等状态的延性水平,但可以明显改善填充墙在严重和倒塌状态下的延性水平;FRP同时加固框架和填充墙可以提高各自的延性水平。