尖点突变模型在FRP约束混凝土柱变形中的应用

为进一步研究FRP(纤维增强复合材料)约束混凝土受压构件的变形性能以及对其有影响的参数,利用突变理论的特性和优点,对长期荷载作用下FRP约束混凝土受压构件的轴压比与其徐变终值的关系进行分析论证,建立了一个考虑徐变终值(S)、轴压比(N)和构件性质(R)的尖点突变模型,通过已有试验数据确定参数α,β,γ的值以及轴压比系数k.根据现有试验数据计算所得的F值与理论值比较接近.计算结果表明以尖点突变模型拟合S-N-R之间的关系与实际吻合良好,证明了此尖点突变模型的准确性较高.     

FRP在土木工程结构加固应用中的研究进展

 总结了加强纤维复合材料（FRP）的特点，比较了FRP加固与黏钢加固的异同，对FRP结构加固领域的最新研究成果与工程应用成果进行了系统地综述与分析，指出了FRP结构加固研究与应用中应着重解决的几个关键技术，FRP材料技术、FRP加固设计技术、FRP加固施工技术和FRP检测评价技术。文中还针对FRP结构加固的进一步研究给出了建议和展望，加强FRP加固材料、FRP加固的预应力施工方法、碳纤维加固结构施工方法的研究开发；加快相关加固技术规范的编制；加强混合纤维加固结构以及加固结构的长期性能的研究。研究与应用均表明，FRP用于结构加固具有维修费用少、施工方便、对交通干扰小、结构耐久性能好等特点，必将在未来的结构加固领域占据越来越重要的地位。     

FRP筋纤维混凝土受弯构件试验研究

现有采用FRP的受弯构件中, FRP作为主要纵向受拉材料,用量通常较大。这造成FRP筋混凝土构件成本较高,同时还因构件刚度不够导致其变形而非承载力成为设计的控制因素。为了充分发挥FRP材料良好的抗拉性能,建立了FRP筋纤维混凝土受弯构件。通过结构试验的方法研究纤维混凝土对FRP筋混凝土受弯构件延性及变形能力的影响。试验结果表明,纤维的增加能够有效提高FRP筋受弯构件的变形能力,解决了过去FRP筋受弯构件延性差导致配筋率过高的问题。基于FRP筋与钢筋材料上的差异,针对FRP筋混凝土构件建立了相应的延性设计指标。采用该指标对纤维混凝土构件进行分析后发现,随着纤维含量的增加, FRP筋混凝土受弯构件的延性有着明显提高。     

FRP片材在土木工程中应用的几个关键力学问题

纤维增强复合材料（FRP）由于其优异的力学性能和施工的便捷性而备受国内外土木界的关注，本文结合本课题组的前期工作和国内外的研究现状，对FRP片材（纤维布和纤维薄板）在土木工程中应用的几个关键力学问题－FRP片材增强构件的抗弯强度，抗剪强度，疲劳强度，以及FRP片材与混凝土的界面强度等进行综合和讨论，并试图指出今后有关FRP片材增强钢筋混凝土构件力学性能的研究方向。     

外贴FRP加固钢筋混凝土梁用量显式设计方法

对外贴FRP（纤维增强复合材料）加固钢筋混凝土梁抗弯极限承载力的求解问题，ACI440F规范及我国CECS146：2003规程都给出了相应的求解公式，但均为验算形式．这在面向设计，即计算给定目标承载力下的FRP用量时，并不方便．针对矩形截面形式，通过引入原构件配筋特征参数和FRP配筋特征参数，推导出量纲-形式的弯矩增量与参数之间的关系表达式，并给出显式求解FRP用量的计算方法．在此基础上，进一步通过定义截面形状系数，将这一显式求解方法推广至T形及更为一般性的截面形式．     

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.     

钢/FRP复合板的力学性能

对由高强钢DP980和碳纤维(CF)或芳纶纤维(AF)单向布通过环氧树脂粘贴制成钢/纤维增强复合材料(FRP)复合板,在拉伸、弯曲和压缩条件下进行了力学性能试验研究。通过单向拉伸、单向压缩和三点弯曲试验,获得了包含不同FRP种类、纤维方向的钢/FRP复合板的承载–位移关系。与单一高强钢板DP980比较,钢/FRP复合板具有更高的刚度、承载能力以及抗屈曲失稳能力。粘贴300 g碳纤维单向布的钢/FRP复合板在拉伸、压缩及弯曲条件下最大载荷较单一高强钢板DP980分别提升了44.0%、104.9%和170.1%,初始刚度分别提升了20.5%、28.7%和126.8%。     

结构用FRP的研究和利用现状

纤维聚合物(FRP)复合材料因其强度重量比及刚度质量比高、热膨胀系数低、各向异性、轻质、耐腐、无磁、有良好的抗疲劳性能及高耐久性等特点,可广泛应用于桥梁、纤维混凝土、补强加固材料、连续纤维筋、岩土工程和建筑工程中.本文介绍了FRP材料在新建结构、结构加固、桥梁中以及预应力FRP在混凝土结构中的研究和应用状况,并提出了结构用FRP在使用方面的一些问题和开发研究前景.     

FRP约束橡胶混凝土的轴心受压承载力分析

为准确计算纤维增强聚合物(fibre reinforced polymer,FRP)约束橡胶混凝土的抗压强度,对相关文献的FRP约束橡胶混凝土抗压强度模型进行归纳与总结,并采用已发表相关文献的122个试验数据,对相关文献抗压强度模型的准确性进行评估,得到了影响FRP约束橡胶混凝土抗压强度模型准确性的关键参数,即混凝土粗、细骨料的橡胶颗粒体积替换率和FRP的种类.在评估结果的基础上,通过考虑橡胶颗粒替换率系数和FRP种类,建立了抗压强度模型.新建立的抗压强度模型预测值与试验值更为接近,误差评估指标值仅为0.09.     

喷射FRP拉伸力学性能的试验与分析

为研究喷射FRP的拉伸力学性能,文中对13组试件进行了单向拉伸力学性能试验,分析其应力—应变曲线、抗拉强度、拉伸弹性模量、断裂伸长率等力学性能指标。研究纤维类型、树脂种类、纤维体积率、纤维长度、试件厚度等因素对喷射FRP力学性能的影响。结果显示:纤维类型和树脂种类对喷射FRP拉伸力学性能的影响十分明显;纤维体积率为20%~25%,纤维长度为40 mm时,喷射FRP能获得较好的力学性能;喷射FRP试件厚度增加并不能持续有效的增强力学性能,不宜过厚。研究表明:为获得较好的力学性能,喷射FRP宜采用碳纤维喷射纱和乙烯基酯树脂加工制作,纤维体积率和长度宜控制在一定范围,且材料厚度不宜过厚。     

干/湿状态下HFRP搭接接头的剪切蠕变试验及分数阶导数流变模型

搭接是纤维增强复合材料(FRP)的重要连接方式,长期性能是该技术实际工程应用的关键.对不同恒定应力和湿度状态下混杂FRP(HFRP)双搭接接头的剪切蠕变性能进行了试验研究.试验观测到了明显的蠕变变形,测定了蠕变与恒定应力及湿度的关系.进一步采用分数阶导数流变模型对试件的蠕变进行模拟.根据模型所包含的Mittag-Leffler函数的性质采用了改进的Powell优化算法,并确定了合理的初值,结合试验曲线拟合得到模型各参数值.根据搭接接头蠕变的特点,在经典分数阶流变模型中引入了表征应力水平对搭接接头非线性蠕变特性影响的函数,提出了一种改进的分数阶蠕变柔量计算公式.研究结果表明,该流变模型能够采用简单的表达形式和较少的参数对试件的非线性蠕变行为进行拟合,在30%~70%恒定应力范围内准确模拟了双剪搭接接头的蠕变曲线.     

纤维布加固混凝土连续梁弯矩重分布特征分析

通过延性系数指标来研究纤维布加固矩形截面混凝土连续梁的弯矩重分布能力,采用数值分析方法模拟纤维布加固矩形截面混凝土连续梁的弯矩重分布系数。研究发现,能量法计算的能量比可考虑纤维布加固T形截面混凝土连续梁的实际弯矩重分布能力,可利用弯曲刚度法分析纤维布加固T形截面混凝土连续梁截面弯矩重分布系数的演变过程。     

FRP片材加固混凝土梁温度应力的计算与分析

文章分析了FRP片材加固混凝土结构的温度应力,研究表明当温度降低时,在碳纤维内部会产生较大的正应力,而处在粘贴位置的混凝土会产生较大的拉应力。应力的大小主要与FRP片材的弹性模量、热膨胀系数、碳纤维厚度和温差值的大小等参数有关。     

混凝土扭转剪切徐变试验方法及其应用

为研究大跨径混凝土梁桥在长期变形分析时剪切徐变的影响,针对剪切徐变系数的取值问题,提出一种基于扭转的剪切徐变试验装置和测试方法,并开展三组混凝土试件的剪切徐变试验研究;获取375 d的徐变系数曲线,利用现行规范模型的参数修正,对剪切徐变的发展规律进行分析,并通过有限元对结果进行验证.研究结果表明:基于扭转的剪切徐变试验装置可对构件进行有效加载;通过扭转剪切得到的徐变系数计算公式可用于试验数据分析;C30混凝土试验剪切徐变终极值为规范轴压徐变终极值的2.26～2.63倍,剪切徐变在受荷早期的发展低于轴压徐变,但后期逐步加速;受扭构件等剪切影响显著的结构徐变计算应考虑剪切徐变效应.     

建筑结构的徐变收缩分析

根据考虑延迟弹性的混凝土线性徐变老化理论，引用桥梁结构中徐变系数的概念，推导了利用徐变系数对高层建筑结构进行的徐变收缩分析的有限元公式。结果表明工程设计人员应当考虑徐变收缩因素对建筑变形和内力的影响。     

Quantifying Creep of Concrete Filled Steel Tubes

Using age adjusted effective modulus (AAEM) method,creep of concrete filled steel tube (CFST) member was formulated considering of creep coefficient and aging coefficient. Ten CFST specimens were tested including eight for creep and two for shrinkage. The experimental result was compared with the computed result using AAEM in which the creep coefficient was taken from calibration of ACI model based on experimental result on sealed concrete,and aging coefficient was supplied from relaxation test on sealed concrete specimen. Furthermore,the creep of CFST member was analyzed using author's own subroutine to input concrete properties through user prograrnmable feature (UPF) in ANSYS software. Comparison was made on authors' own experimental database, some existing experimental results,and results from AAEM and numerical analysis. Finally,the conditions of applicability of AAEM method are put forward,and numerical approach to compute creep of CFST specimen is delineated.     

基于分数阶导数的盐岩流变本构模型

盐岩流变特性的研究对诸多地下工程如战略能源储备、CO2封存、高放废物处置等具有十分重要的意义.本文从分数阶导数出发,在常黏性系数Abel黏壶基础上,提出了一种新的变黏性系数的Abel黏壶元件.通过将分数阶Abel黏壶代替经典西原模型中Newton黏壶的方法,构建了基于分数阶导数的盐岩流变本构模型,并给出了流变本构模型的解析解.论文进一步应用程控流变仪进行了湖北江汉油田王储1井盐岩试件的单轴流变实验,基于盐岩流变实验数据,对分阶导数流变本构模型的参数进行了拟合分析,确定了模型中的参数.论文还进行了分数阶流变模型中的参数敏感性分析,揭示了应力水平、分数阶导数阶数、黏性系数对流变应变的影响规律,并验证了分数阶流变本构模型在特殊条件下可退化为经典西原模型.研究发现,本文提出的分数阶流变本构模型可以更好反映盐岩流变的三阶段尤其是加速流变阶段.     

GFRP复合材料加固砖墙抗震抗剪承载力

通过对1片未加固带壁柱墙体和8片玻璃纤维复合材料(GFRP)加固带壁柱墙体抗震试验的结果, 在理论分析的基础上,给出壁柱影响系数、间接抗震抗剪承载力修正系数、统计系数和有效工作系数的表达式.基于未加固墙体的剪摩和剪压破坏模型和纤维复合材料(FRP)的桁架受力模型,推导出在不同破坏形态下,GFRP加固带壁柱砖墙的抗震抗剪承载力理论计算公式.利用公式所得的计算结果与试验结果吻合.