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。     

内压作用下CFRP/钢复合管受力性能试验研究

为研究内压作用下碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced plastic, CFRP)/钢复合管的受力性能,进行了8根CFRP/钢复合管及1根普通钢管的内压荷载试验.试验中考虑的变量有碳纤维布层数、碳纤维布轴向及环向搭接长度.试验结果表明:外贴单层碳纤维布时,CFRP与钢管的协同变形效应随碳纤维布轴向及环向搭接长度的增加而增强,当轴向及环向搭接长度分别达到50mm及200mm时CFRP与钢管变形趋于一致;内压作用下CFRP/钢复合管的荷载-应变曲线呈近似双线性的变化规律,其刚度、屈服强度及极限强度均随碳纤维布层数的增加而增大,试件典型破坏形态为CFRP环向受拉断裂.最后,基于试件典型破坏特征,提出了适用于CFRP/钢复合管的强度计算模型.     

CFRP-方钢管混凝土压弯构件的滞回性能

以CFRP加固方式和轴压比为主要参数,进行了9个CFRP-方钢管混凝土压弯构件的滞回试验,建议了适合有限元软件ABAQUS中使用的CFRP材料模型及CFRP断裂的模拟方法,并建立了双向CFRP-方钢管混凝土压弯构件的有限元模型。研究结果表明:该类构件的滞回曲线饱满;轴压比越大,构件的延性越差,抗剪承载力越低;纵向布可有效提高构件的抗剪承载力,但随着轴压比的增大,纵向CFRP的加固效果下降;环向布可显著提高构件的耗能能力,同时环向布还可保证纵向布与钢管之间良好的粘接性能。为该类新型组合构件的工程应用建议了简化的横向荷载-位移滞回模型。     

纤维布加固高轴压混凝土柱抗震性能

设计了 3个高轴压混凝土柱试件 ,其中 1个为对比试件 ,2个为采用了不同包裹形式的纤维布加固试件 ;在低周反复荷载作用下 ,通过对试验现象和测试数据详细的描述与对比分析 ,研究了纤维布加固法对高轴压混凝土柱抗震性能的改善情况 ;利用通用有限元计算程序 ,对低周反复试验进行了全过程仿真模拟 .研究表明 ,适宜的纤维布加固方式 ,可以大幅度提高高轴压混凝土柱的抗震性能 ,同时利用考虑纤维布约束混凝土本构关系的有限元计算方法能够较为准确地模拟纤维布加固高轴压混凝土柱的非线性性能 .     

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.     

FRP约束矩形高强钢管混凝土长柱轴压性能有限元分析

以纤维增强复合材料(FRP)约束矩形高强钢管混凝土长柱的轴压试验为基础,利用有限元软件ABAQUS对FRP约束矩形高强钢管混凝土长柱进行了非线性有限元分析,有限元分析结果和试验荷载-位移曲线吻合较好,破坏模态一致,峰值荷载偏差平均值仅为0.5%,方差为0.080,验证了材料本构关系、单元类型、接触和边界条件等建模方法的可靠性,表明该有限元模型可以准确预测其轴压性能.基于试验和数值模拟分析了试件的受力机理:薄壁钢管在压应力较小时发生局部屈曲;混凝土在钢管鼓曲处发展了塑性应变和横向变形;由于倒角较小,FRP在角部存在应力集中现象,在鼓曲最严重处发生断裂.环向FRP约束延缓了钢管局部屈曲的萌生和发展,提高了核心混凝土的约束强度,对于内填普通强度(C40)混凝土的钢管混凝土柱,环向FRP在承载力上的提升作用较明显,方矩形截面试件的峰值承载力提高了6%～7%.对于内填高强度(C80)混凝土的钢管混凝土柱,方矩形截面试件的峰值承载力提高了4%～5%.最后利用该有限元模型探究了长细比参数对轴压性能的影响,结果表明:FRP对承载力的提升效果随着长细比的增大而降低,对倒角半径为20 mm的模型,当长细比...     

CFRP钢管混凝土轴压短柱混凝土本构关系

在钢管混凝土基础上对核心混凝土的本构关系进行修正,得出了适用于CFRP钢管混凝土新型构件的核心混凝土本构关系.使用该混凝土的本构关系,利用ANSYS有限元分析软件对CFRP钢管混凝土轴压短柱构件的应力应变关系进行了数值模拟;并作了相应的8根CFRP钢管混凝土和4根钢管混凝土试件的轴压短柱承载力试验研究.数值分析所得曲线与试验所得的曲线吻合良好,证明经过修正的混凝土本构关系是一种适合于CFRP钢管混凝土轴压构件数值分析的混凝土本构关系.     

轴压作用下薄壁方钢管局部屈曲失稳的有限元分析

通过有限元模拟分析了轴压作用下薄壁方钢管的局部屈曲失稳形式．通过对一系列不同高宽比的方钢管模型的屈曲模态分析,研究了薄壁方钢管在轴压作用下发生局部屈曲失稳的规律．通过有限元模型分析,发现在轴向压力作用下,方钢管发生局部失稳破坏时,其临界荷载的大小主要受方钢管的宽厚比影响,而其高宽比对临界荷载的影响可以忽略不计．轴压作用下方钢管发生屈曲破坏时的屈曲系数非常接近于4,与四边简支的薄板在轴压作用下失稳的屈曲系数相同．这一结论对于薄壁方钢管在轴压作用下的屈曲分析具有参考价值．     

CFRP-钢管-CFRP复合钢管约束海砂混凝土短柱轴压试验

以钢管壁厚、钢管屈服强度、碳纤维增强聚合物(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)层数和位置、混凝土强度等为研究参数,进行19根CFRP-钢管-CFRP复合钢管约束海砂混凝土短柱的轴压试验,分析试件破坏模式、荷载-应变曲线、结构承载力等,并讨论现有算法对承载力计算的适用性.研究结果表明：内外壁CFRP与钢管的组合对核心混凝土有良好的复合约束作用,可大幅提高结构承载力;钢管内外壁张贴CFRP后,其结构破坏模式由剪切破坏变为腰鼓破坏;钢管最先开始屈服,CFRP层数决定纤维布的断裂宽度和分布;荷载-应变曲线在强化阶段呈明显线性上升特性,二次刚度由CFRP层数决定;与外壁张贴CFRP试件相比,内壁张贴CFRP试件的结构承载力更大.     

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。