FRP约束混凝土应力-应变曲线模型研究

总结了国内外关于FRP(Fiber Reinforced Polymer)约束混凝土应力-应变关系的最新研究成果,探讨了各应力-应变曲线模型的优缺点,并进行了模型验证.在试验研究和对已有研究成果对比分析的基础上,建立了新的FRP约束混凝土圆柱体的应力-应变曲线模型,该模型使用轴向、横向和体积应变来衡量约束混凝土的内部损伤,以体现FRP变约束力对被约束混凝土内部损伤的影响,从而使模型简化且具有明确的物理含义.通过与试验曲线比较表明,本文建立的理论模型与试验曲线吻合良好.     

FRP约束混凝土方柱应力——应变关系模型分析

近年来,FRP在国内外土木工程中已广泛应用,尤其是用于结构的加固和修复,FRP的一个重要应用方向是将其用于约束混凝土,即通过FRP的约束作用使混凝土处于三相受压状态,从而提高其强度和延性能力。本文通过对FRP缠绕混凝土方柱提供的非均匀约束的分析,在已有模型的基础上对其进行适当的修改,使其能直接运用于模拟FRP约束混凝土方柱的应力—应变关系。     

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.     

沙漠砂混凝土轴心受压应力-应变曲线试验分析

为探究单一变量下沙漠砂混凝土应力-应变全曲线,分别设计4组不同沙漠砂取代率的棱柱体混凝土试块,进行单轴受压试验,分析沙漠砂混凝土破坏现象、破坏过程以及破坏特征,并研究不同沙漠砂取代率对沙漠砂混凝土峰值应变、极限应变、弹性模量的影响.研究结果显示:沙漠砂混凝土与普通混凝土相比,其破坏特征具有一定的差异性;取代率为20％时沙漠砂混凝土其轴心受压强度达到最高,且胶凝材料对沙漠砂包裹效果较为明显;沙漠砂混凝土脆性明显高于普通混凝土;沙漠砂混凝土无量纲应力-应变曲线上升段、下升段均采用过镇海模型较为贴合,且能准确描述沙漠砂混凝土在单轴受压作用下的变形特征.     

钢纤维高强混凝土轴压应力-应变全曲线试验研究

采用SHT4106微机控制电液伺服万能试验机,对钢纤维含量为1.5%、1.8%的2种钢纤维高强混凝土进行单轴受压荷载作用下的应力-应变全过程试验,混凝土强度分别为58.3MPa和60.2MPa.试验研究发现,钢纤维的掺入提高了混凝土的强度,改善了混凝土的变形性能,其效果随钢纤维用量的增加而加大.结合试验给出了与试验结果符合较好的全曲线模拟方程.     

碱矿渣混凝土受压应力-应变关系试验研究

为研究碱矿渣混凝土的受压应力-应变关系,分别制作单轴受压混凝土棱柱体标准试件和钢管约束条件钢管混凝土试件,开展单轴受压条件和钢管约束条件下碱矿渣混凝土受压应力-应变关系试验.结果表明:单轴受压条件下,碱矿渣混凝土立方体强度和棱柱体强度关系仍可采用现行规范建议式表示,采用无量纲两段式应力-应变关系模型拟合的单轴受压应力-应变关系与试验曲线结果吻合良好;钢管约束条件下,碱矿渣混凝土极限强度和极限应变均较单轴条件下有了明显提高,表明钢管约束作用能够较好地提高核心混凝土的强度和韧性性能;采用已有钢管约束核心混凝土应力-应变关系模型拟合的应力-应变关系曲线与试验曲线吻合较好.结果表明:现有普通混凝土应力-应变关系模型对单轴受压条件和钢管约束条件下碱矿渣混凝土仍然适用.     

活性粉末钢纤维混凝土受压应力-应变全曲线的研究

采用普通压力试验机附加刚性辅助架的方法对活性粉末混凝土进行了单轴压缩试验,分析和研究了不同水胶比和钢纤维掺量下的应力-应变全曲线的特征.通过对不同曲线进行比较,给出了活性粉末混凝土棱柱体抗压强度、峰值应变、弹性模量、受压韧性指数与钢纤维掺量和水胶比的关系,并在试验分析的基础上建立起RPC受压应力-应变全曲线的数学表达式.     

FRP约束混凝土圆柱体极限受压强度及其应变计算公式

通过对国内外共341个实验数据的研究，分析了FRP约束混凝土圆柱极限受压强度及应变公式，分析结果认为强度公式和应变公式均呈现出较好的线性关系，可以用线性公式表示，并对线性关系中的k值重点做了分析比较，分析了不同作者k值不同的原因，并提出了相关公式。     

改进组合式L形钢管中核心混凝土应力-应变关系

在已有轴压试件试验的基础上研究改进组合式L形钢管中核心混凝土轴压应力-应变关系,详细分析核心混凝土应力-应变关系参数计算方法.在分析主要影响参数的基础上,回归了所提应力-应变关系的参数表达式.最后,采用所提应力-应变关系对改进组合式L形钢管混凝土柱轴压荷载-应变关系曲线进行了全过程计算.结果表明,核心混凝土平均峰值应变计算值与试验值的比值平均值为0.962 1,轴压极限荷载计算值与试验值的比值平均值为0.972 8,计算曲线与试验曲线吻合程度较好,验证了所提核心混凝土应力-应变关系的合理性.     

普通箍筋约束混凝土柱的中心受压性能

为进一步研究钢筋混凝土构件、结构的抗震性能 ,完成了 2 4根约束混凝土柱的中心受压试验。柱的混凝土立方体强度为 5 0 MPa左右 ,采用方箍、拉筋复合箍和井字复合箍 ,大部分试件的配箍特征值 λv 为 0 .0 7～ 0 .2 4。研究了 λv在新颁布的《建筑抗震设计规范》GB5 0 0 11-2 0 0 1规定范围内的约束混凝土的强度和变形 ,提出了可用于混凝土结构、构件非线性分析的约束混凝土的应力 -应变全曲线方程     

混凝土轴向拉伸全曲线试验及装置

介绍了一种简易的卧式拉力试验装置，应用该装置，测得了尺寸１００ｍｍ×１０ｍｍ×５５０ｍｍ的棱柱体混凝土试件的轴向拉伸应力－应变全曲线，该装置可以推广应用于测定全级配混凝土大试件的轴向拉伸应力－应变全曲线。     

钢板笼约束混凝土短柱轴压承载力分析

为了研究新型结构构件钢板笼混凝土短柱的轴心受压承载力,在已有受约束混凝土本构关系基础上,根据箍筋约束混凝土的拱作用原理,对钢板笼套箍约束混凝土承载力进行分析,推导出钢板笼混凝土轴压短柱的承载力公式,并将计算结果与试验数据进行对比.研究结果表明:钢板笼对混凝土的横向约束与钢管混凝土相似,纵向连接成角钢约束力强,模型计算结果和试验数据吻合较好.     

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.     

T形柱中约束混凝土的应力应变模型

为建立T形柱约束混凝土的应力应变全曲线方程,根据T形柱配箍特征值的使用范围,设计了13个试件通过轴心受压试验,得到钢筋混凝土T形柱的试验结果．采用灰色优化和数据变换理论,建立了T形柱中约束混凝土应力应变模型．对测试数据选行统计分析,得到了模型的系统参数该模型反映了T形柱中约束混凝土应力应变曲线的变化规律．与方形柱的约束混凝土应力应变模型相比,T形柱中约来混凝土峰值应力较小,峰值应变较大,下降段曲线相对较陡．研究结果为T形柱的非线性分析提供了理论依据。     

FRP约束普通和高强混凝土柱轴压性能的有限元分析

现有的大多数纤维复合材料(FRP)约束混凝土轴压本构模型只适用于普通强度的混凝土,对高强混凝土的适用性还有待研究。基于ABAQUS和OpenSees模型,采用有限元方法研究FRP约束混凝土的轴压性能。其中ABAQUS模型采用全尺寸模型和薄片模型两种形式,并采用混凝土破坏塑性模型(CDPM)来模拟被约束的混凝土,通过修改混凝土的压缩硬化曲线来考虑FRP提供的围压。OpenSees模型则通过动态链接库文件引入5个不同的分析型FRP约束混凝土轴压本构模型。最终与相关实验结果进行对比,并相互对比各个有限元模型可以发现,ABAQUS中的薄片模型能最好地模拟FRP约束普通和高强混凝土的轴压性能。     

带圆钢管的劲性高强混凝土轴压短柱的承载力及可靠度分析

为了探求一个合理的设计公式来计算带圆钢管的劲性高强混凝土柱在轴压下的极限强度,完成了包含13个短柱试件在内的轴心受压试验以研究该类柱在轴压下的破坏模式和极限强度．试验结果表明,在荷载作用下,直到荷载接近极限值时,柱中钢管、纵向钢筋以及混凝土三者之间的纵向应变基本上是协调的,计算结果与试验结果吻合良好,因此可以采用叠加原理来计算带圆钢管的劲性高强混凝土柱在轴压下的极限承栽力．此外,分析了该极限承载力计算公式的可靠度水平．分析结果表明,该承载力计算满足GB50068—2001对构件可靠指标的要求．     

轴心受压组合墙的简化设计方法

该文通过对影响砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙轴心受压承载力诸因素的分析,提出了轴心受压组合墙的一种简化设计方法—y-m直线法,并编制了相应的设计计算图表.该法可以简单、方便地直接确定设计结果,避免了目前设计中反复试算的繁琐过程.     

T形钢管混凝土短柱轴压试验

进行了6根普通构造T形钢管混凝土轴压短柱的试验研究,以考察无加劲措施T形钢管混凝土柱的变形特征、破坏模式和承载能力.试验的主要参数有管壁宽厚比、截面高宽比.试验结果表明,由于T形钢管混凝土柱的核心混凝土延缓了钢管的局部屈曲,尽管该组合构件承载力不能得到有效提高,但延性却得到相当改善;阳角钢管对混凝土提供了较强的约束,而由于钢板与混凝土的分离,阴角钢管几乎不能约束混凝土;T形钢管混凝土柱的破坏形态主要为钢管鼓曲及此部位及阴角区域混凝土压碎破坏;管壁宽厚比越小,初始鼓曲发生越晚,钢管对混凝土的约束效应越强,承载力越高、延性越好.最后采用现有规范或规程的计算公式对试件轴压承载力进行了计算,并对不同计算方法的适用性进行了探讨.     

钢骨再生混凝土轴压短柱试验研究

通过对6根不同再生混凝土取代率的钢骨再生混凝土进行轴压试验,研究了钢骨再生混凝土短柱在轴心压力下的宏观变形特征、轴力-应变关系、破坏模式和破坏机理,并与钢骨普通混凝土的轴压性能进行了比较。研究表明:取代率是影响钢骨再生混凝土柱承载力的主要因素,在相同条件下,取代率越大,试件的承载力越低,破坏越严重。根据试验研究和理论分析,在原有钢骨混凝土计算公式的基础之上,考虑折减系数(0.9、0.85)后计算结果与试验结果吻合较好。     

钢筋砼异形柱轴压比限值分析研究

从大、小偏心受压构件截面的界限破坏条件出发,导出了钢筋砼异形截面柱轴压比限值的计算公式。通过算例分析,指出了戴教芳等刚度矩形截面柱轴压比限值调整方案中存在的问题,并对钢筋砼异形截面柱抗震设计的轴压比限值提出了设计建议。