带约束拉杆矩形钢管混凝土柱的偏压性能

进行了7 个带约束拉杆和2个不设约束拉杆矩形钢管混凝土短柱的单向偏心受压试验,主要研究偏心率、约束拉杆水平间距对矩形钢管混凝土短柱偏压性能的影响。试验研究结果表明,约束拉杆的设置有助于提高矩形钢管混凝土偏压短柱的延性,延迟钢管的局部屈曲。带约束拉杆矩形钢管混凝土柱的偏压承载力随偏心率的增大而减小。在相同偏心率下,试件延性随拉杆水平间距减小而增大。采用带约束拉杆矩形钢管混凝土的本构关系,利用条带法对试件承载力进行数值计算,计算结果与试验结果吻合良好。同时,利用国内现有规程GJB4142-2000、DBJ13-51-2003以及CECS159:2004对试件承载力进行计算,规程计算结果总体上低估了带约束拉杆矩形钢管混凝土偏压试件的承载力。     

CFRP约束混凝土棱柱体的影响因素分析

为了研究CFRP约束混凝土棱柱体的受力性能,通过8组CFRP布约束混凝土棱柱体试件的轴心抗压试验,得出应力-应变关系曲线;分析碳纤维布在构件中分布、加固方式等试验参数对构件约束效果的影响。试验结果表明:混凝土棱柱体构件受碳纤维约束后承载力、延性提高的渐线形变化。     

碳纤维布加固震损SRC柱抗震性能有限元分析

为了深入研究碳纤维布加固震损型钢混凝土(SRC)柱的抗震性能,基于试验研究,采用材料性能折减的方法考虑震损的影响,应用有限元分析软件ABAQUS对碳纤维布加固震损型钢混凝土柱的抗震性能进行模拟计算,计算结果与试验结果吻合良好。通过数值计算,分析了轴压比、碳纤维布加固量和地震损伤程度对加固效果的影响。分析表明,采用材料性能折减的方法是考虑震损对构件性能影响的一种有效可行方法;在轴压比0.2~0.5范围内,轴压比增加使型钢混凝土柱的极限位移减小;在碳纤维布加固层数1~3范围内,碳纤维布层数增加能提高型钢混凝土柱的极限承载力和极限位移;地震损伤程度达到0.6时,加固修复型钢混凝土柱抗震能力未能恢复至原构件。     

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.     

型钢混凝土柱的ANSYS数值模拟技术

利用ANSYS有限元分析程序,对已有的型钢混凝土(SRC)试验柱的受力性能进行非线性数值模拟.介绍SRC柱单元建模和分析的方法,重点考虑SRC柱截面混凝土的区域划分及相应的应力-应变本构关系.通过对ANSYS的骨架曲线的讨论和分析,最终形成考虑不同混凝土约束区域的SRC柱数值模拟技术.采用提出的模型分析不同轴压比试件的P-Δ曲线,结果表明,除轴压比较大试件的分析结果与试验结果存在较大差异外,其他试件的P-Δ曲线与试验骨架曲线均吻合良好.     

碳纤维布约束混凝土方柱轴压性能的试验研究

研究了碳纤维布约束混凝土方柱的轴向抗压性能,考虑了纤维布的粘贴方式、纤维布数量以及纤维布条之间的间距对约束效果的影响。重点分析了其破坏形态、承载力和轴向压应力与应变的关系,结果表明碳纤维布约束混凝土柱可不同程度地提高其抗压承载力和变形能力;整体加固效果明显优于条带加固;随加固率的增大,峰值应力、峰值应变、极限应力和极限应变都有所提高,轴向应力应变曲线的下降段趋于平缓。     

型钢-钢管混凝土轴压柱核心混凝土应力-应变关系

对型钢-钢管混凝土轴压柱核心混凝土的受力特征进行分析;借鉴典型的约束混凝土本构关系,提出核心混凝土等效单轴受压应力-应变关系模型,该模型考虑了型钢翼缘对核心混凝土约束效应的贡献。利用所建立的核心混凝土应力-应变关系模型,采用数值方法对型钢-钢管混凝土轴压组合柱的荷载-变形关系进行分析。研究结果表明:核心混凝土内部存在双重约束区域,其力学性能与钢管混凝土柱中的核心混凝土存在差异;数值计算结果与试验结果较吻合,表明所提出的核心混凝土应力-应变关系模型能较准确地描述型钢-钢管混凝土轴压柱的受力过程、变形特征和承载能力等基本力学性能。     

自锚CFRP预应力控制及梁抗剪加固机理试验研究

采用自行开发的自锁锚具,进行17根钢筋混凝土T梁预应力碳纤维布抗剪加固试验以及碳纤维布预应力施加试验,探讨本锚固系统预应力损失以及纤维布应变与扭矩的关系以及不同加固方案下试件的抗剪承载力、挠度变化曲线、碳纤维布各条带的应变分布,分析剪跨比、预载水平、预应力水平、混凝土强度等因素对构件受剪承载力的影响。研究结果表明:此锚固方法能够有效地为碳纤维布施加预应力,能够解决碳纤维布剥离破坏问题,大幅度提高加固梁开裂荷载和极限荷载;在一定范围内,受剪承载力与剪跨比和混凝土强度呈正相关关系;在建议预应力范围内,受剪承载力随着预应力水平的提高而提高,预应力的存在克服了预载对非预应力纤维布抗剪加固的不利影响。     

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.     

基于纤维模型的型钢混凝土柱精细化建模分析

为研究型钢混凝土框架柱在反复荷载作用下的效应,采用开源的有限元分析软件OpenSEES,建立起基于纤维模型的型钢混凝土柱精细化模型,通过定义不同单轴材料本构模型的纤维来模拟其各自不同的应力—应变关系,结合非线性梁柱单元,形成完整的型钢混凝土柱模拟技术.并采用此模型对低周反复荷载作用下4个不同截面形式的型钢混凝土柱进行了滞回性能的全过程数值模拟.研究结果表明:此型钢混凝土柱精细化模型的数值模拟结果与试验结果吻合较好,所建立的型钢混凝土柱模型的OpenSEES数值模拟技术是合理、可行的,适用于基于纤维模型的型钢混凝土柱有限元数值模拟和受力性能的深入研究.     

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.     

十字形截面钢-混凝土组合异形柱受力性能及有限元分析

为解决十字形截面异形柱的薄弱问题,在钢筋混凝土异形柱内部添加型钢以改善其受力性能。对不同轴压比和不同配钢形式的钢-混凝土组合异形柱进行拟静力试验,对比柱根部的型钢应变、箍筋应变、混凝土应变的变化规律。研究表明:添加型钢可明显改善试件的受力性能。T形钢的腹板和翼缘的竖向应变大于实腹式配钢试件中的型钢腹板和翼缘的应变。腹板箍筋中与剪力方向平行箍肢的应变大于与剪力方向垂直的箍肢的应变,添加型钢可提高异形柱腹板的抗剪性能。在试验的基础上,采用有限元软件进行数值模拟,模拟结果与试验结果吻合较好。     

主动约束混凝土圆柱的损伤演化规律

为了揭示主动约束混凝土圆柱的损伤演化规律,在细观层次上分析了环向预应力主动约束混凝土的破坏机理,在构件层次上基于试验研究了环向预应力纤维条带主动约束混凝土圆柱的损伤演化规律,探讨了主动约束作用对混凝土圆柱刚度的影响,研究结果表明:随着应力水平的提高,损伤应变曲线的斜率先减小后增大,体现了柱的损伤发展由缓慢到快速的渐变过程;直至试件应变达到峰值应变,损伤度达到0.4~0.6之间时试件破坏;并在试验研究和理论分析的基础上,提出了损伤演化方程,该方程反映了预应力大小和混凝土强度等级对轴压混凝土圆柱损伤演化的影响;给出了适用于环向预应力纤维条带主动约束混凝土圆柱的等效初始弹性模量的计算公式。     

轴心受力H型钢PEC组合柱承载能力分析

近年来国内对型钢混凝土组合结构的研究应用已经非常广泛,但就型钢混凝土部分外包组合柱的研究仍较少。为了研究H型钢混凝土组合截面部分外包组合柱(PEC组合柱)的极限承载力、稳定性及刚度,利用有限元ANSYS软件,对3组共18根构件(12根PEC组合柱,6根H型钢柱)进行单向轴心受压模拟试验,观察了试件加载后的变形情况及截面应力云图,提取数据绘制出型钢对混凝土的约束曲线。根据模拟结果分析了试件的强度承载力、稳定性承载力及刚度等力学性能。为了验证模拟的可靠性,选取1 m不同截面的两根PEC组合柱进行轴向加载试验。结果表明:PEC组合柱具有较好的变形能力;PEC组合柱的强度承载能力、稳定性及刚度比单独型钢柱均有提高;混凝土对防止型钢柱的局部屈曲起良好作用;型钢对混凝土的约束能力随型钢的高宽比的减小而增加;试验结果与模拟结果吻合较好,证实了模拟的可靠性。研究为后续的试验研究提供了合理的理论依据和参考。     

型钢混凝土柱震后加固方法对比试验研究

为了比较型钢混凝土柱震后加固的抗震效果,基于碳纤维布或外包钢套加固型钢混凝土柱试验研究,分析了地震损伤程度以及加固方法的差异;主要比较了不同加固方法对重度损伤柱抗震效果的差异。研究表明,外包钢套有利于抑制加固柱承载力与刚度退化;碳纤维布有利于提高加固柱延性性能。重度地震损伤加固柱抗震性能得到恢复且超过原型对比柱,具有再次抵抗地震的能力,表现出良好地工程实践价值。     

BFRP与CFRP约束混凝土短柱抗震性能计算分析

为分析玄武岩纤维布和碳纤维布约束混凝土短柱的抗震性能,对5根采用了2种纤维布横向包裹约束的混凝土短柱和1根对比混凝土短柱进行了低周反复荷载试验,分析了各试件的延性、刚度和承载力退化规律、等效粘滞阻尼系数,对各试件耗能能力进行了比较.BFRP布和CFRP布约束短柱极限荷载最大提高幅度分别为12.3％和9.7％,极限位移最大提高幅度分别为58.3％和83.3％.同等工况下,2种纤维布约束混凝土短柱的抗震性能相近.试验中,玄武岩纤维布和碳纤维布的抗拉强度均未充分发挥.     

粘贴形式对CFRP布约束柱轴压性能影响试验研究

为研究碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)的不同粘贴方式对于约束加固柱轴心受压性能的影响,文章设计了6个试件进行静力轴心受压试验。结果表明:当CFRP布用量相同时,单层纤维全包形式对柱的约束效果较弱,改为2层条带式加固后柱承载力明显增大;对于不同条带参数的试件,当条带宽度和间距越小时,加载过程中试件混凝土表面裂缝越密集,条带断裂时破坏范围越大,试件加固后承载力增长越大,但变形能力增长有所降低。最后通过试验结果分析给出使柱获得较高加固效率的CFRP布条带参数。     

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.     

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...