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.     

纤维增强复合材料管约束矩形截面混凝土柱轴心受压强度预测模型

纤维增强复合材料(FRP)管约束下的矩形截面混凝土短柱在轴向受压条件下,由于FRP管与混凝土间的黏结使得FRP管同时受到拉、压双向受力状态;核心混凝土由于FRP管的约束而受到3向应力作用.以Tsai-Wu屈服准则为基础,进行FRP管双向受力分析,利用双剪强度准则对核心混凝土进行3向受力分析,推导轴心受压条件下FRP管约束矩形截面混凝土短柱的受压强度计算方法,为极限承载力的计算提供一种有效的方法和参考.     

复合材料管-钢管约束混凝土组合柱的轴压性能

通过纤维增强复合材料(FRP)管-钢管约束混凝土组合柱的轴压试验,分析组合柱的受力特点、破坏形态、本构关系和承载力。结果表明:在荷载作用初期,FRP管的约束作用较小;在荷载作用后期,FRP管的环向应力增长较快,故以FRP管的环向断裂作为承载力极限状态指标。将现有理论计算模型与试验所得受约束混凝土的应力-应变关系进行对比,发现空心构件极限应变的理论计算误差较大,而实心构件吻合较好。最后提出了一种可用于确定实心组合柱极限承载力的简化计算方法,理论计算结果与试验值符合较好。     

长轴短轴比对椭圆形GFRP约束混凝土轴压性能的影响

纤维增强树脂基复合材料(FRP)能够有效地提高圆形FRP 约束混凝土柱的强度和延性.在矩形FRP 约束混凝土柱中,由于FRP 对核心混凝土的约束不均匀,FRP 约束效果较差.为了给核心混凝土提供有效的约束,可将矩形截面优化成椭圆形截面,再应用FRP进行约束.通过椭圆形玻璃纤维增强树脂基复合材料(GFRP)约束混凝土的轴...     

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.     

箍筋约束L形截面柱轴压性能分析

为了研究箍筋约束混凝土L形截面柱的轴心受压性能,进行了7根箍筋约束混凝土柱的轴心受压试验,并采用有限元软件分析了箍筋对L形截面柱的核心混凝土的约束作用,建立了箍筋横向约束应力计算模型．在此基础上通过试验回归分析了箍筋约束混凝土的抗压强度、峰值应变与配箍特征值、箍筋有效约束系数的关系表达式,并建立了箍筋约束混凝土L形截面短柱的轴心受压承栽力计算公式．结果表明约束混凝土的抗压强度及其峰值应变与配箍特征值和箍筋有效系数的乘积呈非线性关系．与试验结果比较,轴心受压承载力计算公式偏于安全,可用于箍筋约束混凝土L形截面短柱的轴心受压承载力的分析．     

基于修正的FRP本构关系研究综述

基于国内外大量理论与试验研究的基础上,通过修正已有文献中提供的碳纤维应力应变计算模型,进一步研究碳纤维增强复合材料fiber reinforced polymer(FRP)约束混凝土的特点,指出FRP约束混凝土的极限应力和应变主要与FRP横向约束强度、纤维的类型、纵向与横向约束包裹方式、矩形截面的转角、所用结构构件等参数有关并提出相应的模型计算公式,上述所采用的计算方法较为简单且全面综合考虑了各参数对模型曲线的影响。最后比较确定FRP约束构件的应力应变模型,表明模型四在一定的条件下能够很好的应用于工程实际中,为指导结构工程师在进行结构构造加固时考虑结FRP的约束性能具有重要的指导作用和工程价值。     

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...     

基于CZM的FRP约束空心组合柱的承载性能预测

基于内聚区模型(CZM),研究了纤维增强复合材料(FRP)约束空心钢管混凝土组合柱的轴压性能数值分析方法和模型,并与试验结果对比,验证了数值模型的有效性.在此基础上,研究了主要设计参数对组合柱轴压性能的影响.研究结果表明:CZM适用于FRP约束空心钢管混凝土组合柱的FRP粘结界面性能的研究;增大混凝土强度等级、FRP的...     

矩形开槽钢管混凝土柱的受压承载性能

为分析环向钢管对核心混凝土受压承载性能的提高效果,对15个矩形开槽钢管混凝土柱进行轴压试验,研究倒角半径和钢管厚度对其受压性能的影响.基于圆形箍筋约束混凝土的极限应力计算模型,引入考虑截面形状的承载力折减系数,提出了矩形开槽钢管混凝土柱极限应力计算模型.结果表明,矩形开槽钢管约束混凝土柱的受压性能与钢管厚度及倒角半径密切相关,且钢管的开槽构造能够有效地避免钢管的纵向屈服.倒角半径越小,钢管约束效果越差,应力-应变曲线在屈服后会出现下降段,且钢管厚度越小,峰值后荷载下降越快.倒角半径越大,约束效率越高,应力-应变曲线在屈服后较平缓或出现上升段,但钢管厚度较大时,其环向约束效果下降,极限应力提高幅度也明显下降.     

T形钢管混凝土压弯构件强度承载性能

采用普通T形钢管混凝土柱的核心混凝土等效单轴本构关系,利用纤维模型程序分析了不同参数对T形钢管混凝土单向压弯、双向压弯柱截面强度的影响,参数包括钢材屈服强度、混凝土抗压强度、管壁宽厚比、截面肢宽厚比、加载角度和轴压比等.研究表明:混凝土工作承担系数和加载角度对归一化的轴力与弯矩相关曲线的形状有重要影响;截面肢宽厚比和轴压比对归一化的双弯矩相关曲线的形状有重要影响.基于截面全塑性假设和大量数值结果回归分析,提出了T形钢管混凝土柱纯弯、单向压弯和双向压弯截面强度承载力的简化计算方法,简化方法计算结果与纤维模型分析结果吻合良好,简化方法可为工程设计提供参考.     

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.     

烧结砖粗骨料取代率对再生混凝土柱轴压性能的影响

研究烧结砖再生粗骨料取代率对再生混凝土抗压强度和再生混凝土柱轴压性能的影响.以烧结砖再生粗骨料取代率为变量,设计并完成15个标准立方体试块和15个棱柱体试块的抗压试验, 10根取代率分别为0%、 25%、 50%、 75%和100%的再生混凝土柱进行轴心受压试验.结果表明:随着取代率的增加,再生混凝土的立方体抗压强度、棱柱体抗压强度和柱极限承载力呈下降趋势,柱极限承载力时的裂缝最大宽度和柱端轴向相对位移呈上升趋势;采用现行规范计算柱极限承载力时,试验值比计算值略小,可对混凝土强度进行系数折减,折减系数与取代率有关.     

基于贝叶斯修正的FRP约束混凝土极限压应变计算方法研究

极限压应变作为FRP约束混凝土受力性能评估的判别依据之一,发展其计算方法具有显著的科学性和实践性.已有FRP约束混凝土极限压应变计算模型是以有限的试验数据为支撑、采用数学拟合或回归得到的经验公式,这类模型普遍存在通用性差、预测准确性低以及稳定性不高等问题.为提高现有模型的预测准度和精度,基于贝叶斯信息更新理念,利用所建立的广泛的试验数据库评估15类模型,并选定Sadeghian和Fam、Jiang和Teng各自提出的计算公式作为贝叶斯先验模型;采用贝叶斯理论对两类信息进行统计推断,构建FRP约束混凝土极限压应变概率模型,对未知参数进行选择与剔除,修正先验模型并建立后验模型;结合模型修正的471组试验数据验证贝叶斯统计推断后的计算模型.研究结果表明：与已有经验模型相比,基于贝叶斯概率模型的计算值更加接近试验值,且偏差和随机性都显著减小,体现了贝叶斯统计推断在FRP约束混凝土极限压应变模型修正过程中的合理性,保证了预测结果的准确性与稳定性.     

BFRP约束几何相似钢筋混凝土圆柱的性能研究

利用5 000 kN液压试验机,对3组几何形状相似的玄武岩纤维布（BFRP）约束钢筋混凝土圆柱进行了静力压缩试验。结果表明：采用BFRP约束钢筋混凝土可以有效地提高试件的极限应力并改善其破坏形态,与未约束试件相比,上述3组试件的极限应力分别提高847 %、859 %和8828 %。不同尺寸的约束试件极限应力提高程度不等,体现了材料承载能力的尺寸效应。另外,在已有纤维布（FRP）约束素混凝土柱强度模型的基础上,建立了适合于BFRP约束钢筋混凝土柱的强度模型。     

方钢管-钢骨高强度混凝土组合短柱轴心受压承载力研究

基于极限平衡理论和方钢管-钢骨高强度混凝土组合短柱的工作原理,引入方钢管等效约束折减系数和核心混凝土强度折减系数,将方钢管对混凝土的约束以及混凝土强度等效替换成相应的圆钢管对混凝土的约束以及混凝土强度,对方钢管、核心混凝土与内置钢骨在三向受力的约束效应下的轴压极限承载力进行了分析研究。利用组合短柱的力学平衡方程及屈服条件,推导出了该新型组合短柱在轴心压力作用下的极限承载力理论计算公式,并将该理论公式的计算结果与试验结果进行对比。研究结果表明：理论计算的极限承载力与试验吻合好,该理论计算公式具有较强的适应性,对此类组合短柱在工程实际中的设计计算具有参考价值。     

BFRP约束损伤混凝土轴压试验与应力-应变关系

为研究BFRP(玄武岩纤维增强复合材料)层数、初始损伤对FRP约束混凝土轴压力学性能的影响,对14个素混凝土圆柱体进行轴压预加载,考虑3种初始损伤等级,随后采用3种BFRP层数包裹加固并再次进行轴压试验.试验发现BFRP约束损伤混凝土的极限强度、极限应变分别为未约束混凝土的1.18～1.81倍和5.94～10.55倍;但与BFRP约束完好混凝土比较,其极限强度和初始弹性模量分别下降了7%～15%和38%～55%,极限应变则无明显差别.损伤混凝土经BFRP约束后其抗压强度和变形能力仍得到了改善,但损伤会降低BFRP约束混凝土的强度和初始弹性模量,且降低程度随损伤的增大而更明显.直接套用现有的FRP约束完好混凝土力学模型对损伤结构进行加固设计,会偏于不安全.基于试验结果和收集的文献数据,提出了可以考虑初始损伤影响的BFRP约束混凝土的强度模型、初始弹性模量模型和应力-应变关系模型,模型预测结果与试验结果吻合良好.     

GFRP管以及LRSFRP管约束高强混凝土圆柱的轴压性能

进行了18根GFRP约束高强混凝土圆柱和2根LRSFRP约束高强混凝土圆柱的轴压试验,研究了FRP管材料、直径和壁厚等参数对FRP约束高强混凝土圆柱轴压性能的影响。结果表明,GFRP管约束高强混凝土圆柱的轴压性能存在尺寸效应。即环向约束应力大小相同时,GFRP管约束高强混凝土圆柱的极限承载力和极限应变随着试件尺寸的增大而减小。随着GFRP管壁厚的增大,GFRP管约束高强混凝土圆柱的极限压应力和极限压应变相应提高。LRSFRP管约束高强混凝土圆柱的延性较GFRP管约束高强混凝土圆柱好。最后,研究了现有FRP管约束混凝土的本构模型对GFRP管和LRSFRP管约束高强混凝土圆柱的适用性。研究发现Teng等人的模型对GFRP约束高强混凝土圆柱的适用性较好。而现有主要FRP管约束混凝土的本构模型对LRSFRP管约束高强混凝土圆柱的适用性较差。     

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.     

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.