FRP片材加固混凝土梁的计算方法

对FRP片材加固混凝土梁的破坏形态、计算方法进行了探讨,并对8根FRP加固混凝土梁的极限承载能力进行了对比分析,理论计算结果与实测值吻合较好.研究表明:粘结FRP布加固混凝土梁承载力和加固时的初始应力水平有关,相同条件下,CFRP片材加固混凝土梁承载力最大;GFRP片材加固混凝土梁承载力最小;混杂纤维加固钢筋混凝土梁的承载力介于二者之间.     

混凝土强度对CFRP条带约束钢筋混凝土柱力学性能的影响

结合纤维材料的高抗拉性能和混凝土的高抗压性能,将碳纤维增强复合材料CFRP(Carbon FibreReinforced Polymer)与混凝土结合在一起组成CFRP条带约束钢筋混凝土柱（简称组合柱）,可以大大提高柱的受力性能.为了研究混凝土强度对组合柱力学性能的影响,借助有限元软件ABAQUS对18根混凝土强度分别为C30、C40、C50的组合柱进行了数值模拟.结果表明：组合柱的极限承载力随着混凝土强度的增加而增加,但当混凝土强度超过C40时,组合柱的极限承载力虽然会继续增加,但是增加的幅度逐渐减小,若继续增加混凝土的强度,组合柱的极限位移也会减小,于是组合柱的延性降低,脆性增加,容易发生破坏;增加CFRP条带层数可使组合柱的延性明显增强,但是会使极限承载力的增加幅度减小;混凝土强度愈高,组合柱的滞回曲线愈发饱满,抗震能力愈强.基于模拟结果建议选用强度为C40的混凝土与CFRP条带结合在一起组成CFRP条带约束钢筋混凝土柱,这样可使组合柱既有较高的极限承载力,又有较好的抗震性能.     

中空率对中空GFRP管钢筋混凝土柱性能影响

为研究中空率对轴压中空GFRP管钢筋混凝土柱力学性能的影响,对不同中空率条件下的构件进行轴心抗压试验,并应用ANSYS软件,建立有限元模型进行仿真模拟,对得到的载荷-应变曲线和极限承载力进行分析.结果表明:随着中空率的增大,组合柱的承载力降低,GFRP管对核心混凝土的约束套箍作用减小,核心混凝土的厚度影响了GFRP管对核心混凝土的约束作用.所得成果可为相关研究及工程实际应用提供参考.     

GFRP管高强混凝土空心柱轴压试验研究

为研究GFRP管高强混凝土短柱的轴心受压性能,进行了4根不同截面组合柱的轴心受压试验,主要研究其工作机理和破坏形态.试验结果表明:在荷载作用初期,组合柱GFRP管对混凝土没有约束作用,随着荷载作用增加,GFRP管表面出现白纹和轻微的响声;在极限状态时,GFRP管被拉断,并伴随巨大的响声.GFRP管-高强混凝土-钢管组合柱的承载力比GFRP管-高强混凝土-GFRP管组合柱高37%左右.采用统一理论法建立组合柱的轴压承载力计算公式,理论计算结果与试验结果吻合良好.     

CFRP强约束混凝土配筋柱稳定性能研究

通过截面经圆弧化处理、外包CFRP后的矩形截面的钢筋混凝土柱的轴心受压试验,研究了长细比对稳定承载力的影响。利用稳定理论中的切线模量和双模量理论,对CFRP强约束混凝土轴心受压柱的稳定性能进行了分析,并与试验结果进行了对比,提出了CFRP强约束混凝土轴心受压柱的长细比限值和相应的稳定承载力计算公式。     

薄壁钢管混凝土短柱与薄壁钢管约束混凝土短柱轴压性能试验

以圆形和方形薄壁钢管混凝土短柱及薄壁钢管约束混凝土短柱为对象，研究了外包钢管受力状态对短柱性能的影响及其机理，分析了截面形状对外包钢管受力状态及其对核心混凝土约束的影响。通过CFRP约束对受力性能的研究，进一步揭示了外包材料受力状态对受力性能的影响。研究表明，圆钢管对核心混凝土约束作用强，试件极限承载力较高，其中圆钢管约束柱中钢管的约束作用更加显著，极限承载力大于圆钢管柱；CFRP约束后，极限承载力和变形性能均得到有效改善。方钢管对核心混凝土的约束效果弱，试件极限承载力较低，且方钢管约束柱的极限承载力小于方钢管柱；CFRP约束对其极限承载力无明显提高，但有效改善了其延性。     

开孔对GFRP管约束混凝土柱受压性能的影响

基于已有的GFRP约束混凝土柱相关试验成果,利用ABAQUS建立2根无损试件并验证模型的正确性;通过有限元软件建立4根无损GFRP管约束混凝土组合柱轴压试验模型,在此基础上设计12根不同开孔尺寸、位置带几何缺陷GFRP管约束混凝土组合柱轴压试验模型,研究开孔尺寸、位置对缺陷试件轴压性能的影响规律,分析组合柱应力分布、极限承载力和荷载-应变全过程的变化曲线.结果表明:随着开孔尺寸的增大,带几何缺陷试件的承载力逐渐降低;开孔位置对承载力的影响微小.     

CFRP约束圆钢管高强混凝土短柱轴压试验研究

为研究混凝土强度、径厚比、CFRP(碳纤维增强复合材料)层数及CFRP包裹方式等参数对CFRP约束圆钢管混凝土轴压静力性能的影响,进行了6个圆钢管混凝土短柱和18个CFRP-钢管混凝土短柱的轴压对比试验.研究发现CFRP的约束对圆钢管混凝土承载力有较显著的提升,且承载力的提高幅度随着CFRP的增加而增加.钢管高强、超高强混凝土短柱的破坏形态呈现为剪切破坏,延性较差,CFRP的约束可以改善其延性,且CFRP层数越多延性越好.半包CFRP试件性能接近于全包CFRP试件性能.随径厚比增大,CFRP约束效果下降.若黏结良好,试件失效前,CFRP与钢管能保持协同工作;最后选取了3个经典的CFRP约束钢管混凝土轴压承载力公式进行验算,发现基于CFRP和钢管双重约束的公式能较好地预测其承载力.     

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.     

玻璃钢布约束混凝土圆柱尺寸效应的研究

为研究混凝土强度对GFRP布约束混凝土圆柱尺寸效应的影响规律,用强度为C30和C40混凝土分别制作了3根GFRP布约束钢筋混凝土圆柱的试件进行试验及有限元分析,探究不同混凝土强度对轴心受压下GFRP布约束钢筋混凝土圆柱力学性能的影响规律.结果表明:混凝土强度越高,GFRP布约束钢筋混凝土柱的极限抗压强度越高,且试件尺寸越大,极限抗压强度的提高程度越大,但混凝土强度较高时,极限抗压强度提高幅度减小,试件延性变差,更容易发生脆性破坏,建议使用混凝土等级为C40.     

碳纤维/玻璃纤维复合加固混凝土柱的抗压性能研究

本研究首次提出以碳纤维布和玻璃纤维布对混凝土柱进行复合加固的思路 ,进而进行了素混凝土柱、碳纤维加固混凝土柱、玻璃纤维加固混凝土柱和碳纤维 /玻璃纤维复合加固混凝土柱的对比实验研究 ,分析了工作机理 .结果表明 :与现行碳纤维加固方法比较 ,复合加固不仅使混凝土柱的抗压承载力和塑性均有一定地提高 ,而且使加固成本大幅度降低 .     

纤维加固钢筋混凝土柱抗压承载力分析

为了对18根钢筋混凝土短柱进行抗压加固试验研究,采用碳纤维和玻璃纤维两种材料分别对钢筋混凝土柱进行抗压加固,采用分级单调加载方式对所有柱进行轴心受压试验,在加载过程中,量测了试验柱的应变、变形和极限承载力。结果表明,采用纤维对钢筋混凝土柱进行加固后,其抗压强度提高,延性加大。     

CFRP加固高强混凝土柱抗震性能和延性研究

通过试验对9根低周反复荷载作用下碳纤维布加固高强混凝土柱的抗震性能和延性进行了研究.分析了碳纤维布加固高强混凝土柱抗震性能的影响因素和加固效果.用有限元数值模拟方法对抗震柱加固后的力学性能进行了数值模拟.试验和有限元分析结果表明,加固柱的抗震性能和延性得到明显改善.有限元分析结果与试验结果符合较好,为碳纤维布加固高强混凝土的数值分析提供了参考.     

高强玻璃纤维约束混凝土轴压方柱的试验研究

对不同混凝土强度等级的柱，分别采用高强玻璃纤维及碳纤维增强复合材料条状包裹加固，进行轴心受压试验研究，对比分析了约束纤维对柱承载力和延性的作用规律，并分析了对混凝土强度等级的影响。结果表明：GFRP的约束作用可以提高柱的承载能力，并使其延性得到了显著的改善，还可以大幅度降低加固成本。和碳纤维相比，采用玻璃纤维的总体加固效益更加优越。     

C/GFRP加固混凝土梁受弯性能试验研究

通过三根采用不同纤维(CFRP、C／GFRP和GFRP)正截面加固的混凝土梁和一根对比梁的受弯破坏实验，对比研究了C／GFRP层间混杂形式纤维加固梁的受力特点、破坏形态、合理加固方式、梁体应交情况、承载能力、刚度和变形能力，试验结果表明：采用C／GFRP层间混杂形式纤维加固梁在受弯承载力显著提高的前提下表现出了较好的廷性，这种加固技术切实可行，并可以降低工程造价。     

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。     

大尺寸CFRP约束混凝土方柱的轴心抗压试验研究

试件的尺寸对于碳纤维增强塑料(CFRP)约束混凝土柱的性能具有重要影响,但目前在CFRP约束混凝土尺寸效应方面的研究基本上还处于空白.基于对7种不同倒角半径的大尺寸CFRP约束混凝土方柱的轴心抗压试验,获取了各组试件的破坏模式、抗压强度、应力-应变曲线、外包CFRP应变分布等基本力学性能,并与已有小尺寸试件的试验结果进行比较和分析.研究结果表明,试件的抗压强度随倒角半径比的增大而增大,外包CFRP对直角试件几乎无增强作用;所有试件的破坏都是由外包CFRP的拉断所导致,断裂位置均位于倒角范围内,应力集中的现象明显;约束效应比MCR可以较好地反映尺寸效应对抗压强度影响,试件尺寸的增大显著降低CFRP的约束效应;外包CFRP的极限应变低于其材性试验结果35%以上,明显大于对应的小试件试验结果;已有模型的计算结果与本试验的实测结果存在显著差异,故有必要考虑尺寸效应的影响.     

负载下碳纤维布约束混凝土圆柱轴压应力-应变关系试验研究

通过32个碳纤维布约束混凝土圆柱的轴压试验,研究了圆柱在不同的负载水平、混凝土强度和碳纤维包裹层数下的破坏特征和力学性能,并对负载导致约束混凝土峰值点应力和应变下降的原因进行了分析.试验结果表明,负载水平的大小对于碳纤维布的约束效果有明显影响.随着负载水平的提高,第2阶段刚度、峰值点应力和应变均逐渐下降;而碳纤维包裹层数的增加,则放大了这种效应.在已有未负荷状态下碳纤维布约束混凝土的相关研究成果的基础上,根据试验结果,首次提出了考虑负载影响的第2阶段刚度、侧向膨胀系数、峰值点应力和应变的计算公式,并提出了考虑负载影响的碳纤维布约束混凝土圆柱的应力-应变关系计算模型.     

CFRP/GFRP混合加固混凝土梁二次受力的试验研究

进行了5根钢筋混凝土梁的试验,通过这些粘贴CFRP、GFRP及CFRP／GFRP混杂加固钢筋混凝土梁在不同加载历程下的对比试验,研究了不同初始应力状态下FRP加固钢筋混凝土梁的破坏模式、抗弯正截面承载力、弯曲变形,混凝土、钢筋和纤维布的应变以及裂缝开展等方面的内容。     

混凝土徐变对碳纤维片材加固混凝土梁抗弯承载力的影响

基于钢筋混凝土梁在持续荷载作用下混凝土的应力-应变本构关系,研究混凝土徐变对碳纤维片材加固混凝土梁抗弯承载力的影响规律.根据算例分析,得出随着持续荷载水平的提高,加固混凝土梁的抗弯承载力逐渐减小,抗弯承载力的增加值降低系数逐渐增大,混凝土徐变变形使碳纤维片材加固混凝土梁的抗弯承载力增加值降低2.6%左右的结果.该结果可为碳纤维片材加固混凝土结构设计提供参考.