FRP管-混凝土-钢管组合短柱轴压性能试验及有限元分析

为了研究FRP管-混凝土-钢管组合短柱的轴压性能,进行了3个实心组合短柱的轴压试验.基于非线性有限元分析软件ANSYS,通过选择合适的单元类型以及材料的本构关系,对实心组合短柱进行了数值仿真分析,并与试验结果进行对比,证明了所采用的非线性有限元分析模型可以较好地模拟实心组合短柱的受力过程.结合已建立的有限元模型,开展了参数的敏感性分析,探讨了FRP管厚度、钢管厚度和强度、核心混凝土强度等参数对实心组合短柱轴压性能的影响.模拟结果表明:FRP管厚度对实心组合短柱的轴压性能有显著影响,钢管厚度和强度对实心组合短柱的影响规律较相似,对第二线性阶段斜率均无影响,其中钢管厚度对实心组合短柱的初始刚度略有影响,核心混凝土强度变化对极限承载力有较大影响.     

核心高强钢管混凝土组合柱轴压承载力计算新方法

在分析核心钢管混凝土组合柱受力机理的基础上,针对核心钢管混凝土组合柱管内混凝土与管外混凝土约束效应的不同,同时考虑圆形截面和方形截面对钢管外混凝土的影响,提出了一种核心钢管混凝土组合柱轴压承载力计算的新方法.应用该方法对16根核心钢管混凝土组合柱试件的轴压承载力进行计算,并与现有方法进行比较,结果表明:所提出的方法优于现有方法,其计算结果与试验结果吻合良好,能较为合理地评估核心钢管混凝土组合柱的轴压承载力.     

FRP约束方钢管混凝土短柱轴压性能研究

通过对8个不同FRP材料(碳纤维、玻璃纤维和玄武岩纤维)约束的钢管混凝土方柱的轴压试验研究,揭示此类构件的受力机理与破坏形态,探讨不同FRP约束材料对约束方钢管混凝土的轴向力学性能的影响.试验结果表明,碳纤维约束试件强度和延性提高最为明显. FRP材料的约束强度越大,约束钢管混凝土的轴向承载力越高并且延性越好.在相同约束强度下,玄武岩纤维约束试件的延性优于玻璃纤维约束试件.针对FRP约束钢管混凝土方柱,提出了承载力计算公式.与本试验和其他学者试验结果对比显示,该公式计算结果与试验值吻合良好.     

新型FRP-混凝土-钢管组合柱抗震性能研究

简要介绍了一种新型的FRP-混凝土-钢管组合构件,结合FRP约束混凝土柱抗震性能的研究进展, 探讨了这种新型组合柱抗震性能研究中着重需要解决的一些问题．     

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。     

寒区方高强钢管-混凝土组合柱轴压性能研究

寒区土木工程设施建设为组合结构的应用提供了发展空间.本文为研究方高强钢管-混凝土组合柱的低温轴压性能,开展了寒区低温下10个采用Q690、Q960方高强钢管-混凝土组合柱轴压试验,揭示了该组合柱低温轴压下的破坏形态、荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、极限抗压承载力以及延性等力学性能,分析了低温、钢管壁厚、及钢管强度等参数对该组合柱轴压性能影响.试验结果表明:低温环境下方高强钢管-混凝土组合柱破坏形态为钢管局部屈曲、混凝土压碎及钢管角部焊缝开裂.低温下方高强钢管-混凝土组合柱荷载-位移曲线与其常温曲线相似,包括线性、非线性和衰退阶段.在构件达到峰值承载力时发生混凝土压碎;在荷载-位移曲线衰退阶段,高强钢管发生局部屈曲以及角部焊缝开裂.低温水平对高强钢管-混凝土组合柱极限抗压承载力及刚度均有改善,但削弱其延性.增加高强钢管壁厚及提高钢管材料强度可改善方高强钢管-混凝土组合柱低温轴压性能.该研究构建了考虑低温影响的方高强钢管-混凝土非线性有限元数值分析模型.验证结果表明该有限元模型可较好地模拟高强钢管-混凝土组合柱的低温轴压性能.最后,该研究基于国内外规范计算公式对比分析了高强钢管-混凝土短柱...     

CFRP-UHPC-钢管组合短柱轴压性能研究

CFRP-UHPC-钢管组合短柱是一种具有广阔应用前景的组合柱,用超高性能混凝土(UHPC)取代组合短柱中的传统混凝土可提高其力学性能和耐久性.为研究CFRP-UHPC-钢管组合短柱的轴压性能,对18个CFRP-UHPC-钢管组合短柱进行了轴心受压试验,分析了其破坏过程、破坏形态及轴压承载力,研究了碳纤维增强复合材料(...     

CFRP钢管混凝土核心轴压短柱静力性能研究

为了了解CFRP钢管混凝土核心轴压短柱的静力性能，对8根CFRP钢管混凝土核心轴压短柱和用于对比的4根钢管混凝土核心轴压短柱进行静力试验，分析此类构件的载荷—纵向应变关系，并初步探讨约束效应系数对此类构件承载力的影响。研究结果表明，由于CFRP的存在，试件在屈服之后，承载力并不马上下降，而变形却经历一段持续增长：在其他条件相同的情况下。ξcf或ξs越大，CFRP钢管混凝土核心轴压短柱的承载力越大，且承载力的增长与ξcf或ξs的增加基本呈线性关系，但约束效应系数的增加对提高CFRP钢管混凝土核心轴压短样承载力的效果并不显著。     

圆端形钢管内约束混凝土轴压短柱的力学性能

为改善圆端形钢管混凝土(CFRT)柱的力学性能,采取在钢管内部焊接拉筋的方式来提高对核心混凝土的约束效果,并采用ABAQUS对4种不同约束方式的圆端形钢管内约束混凝土(SCFRT)轴压短柱进行三维实体有限元分析,发现双向均匀对拉箍筋为最佳约束方式.最后,对2根圆端形钢管混凝土轴压短柱及2根双向均匀对拉约束方式的圆端形拉筋约束混凝土轴压短柱进行了试验研究,结果显示试验结果与数值模拟结果吻合较好,验证了双向均匀对拉约束方式的合理性.     

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     

粘贴BFRP布约束钢筋混凝土柱轴心抗压试验研究

为了研究圆柱在不同的FRP种类和层数下的破坏特征和力学性能,进行21根FRP约束加固钢筋混凝土圆柱,其中9根BFRP、9根CFRP包裹和3根钢筋混凝土圆形截面短柱的轴心抗压试验,对横向应变、柱截面的应变和极限承载力等进行了分析。研究结果表明:两种纤维布加固后的钢筋混凝土短柱的承载力有明显提高,CFRP的承载力比BFRP的高,但差别不大;同时延性也有不同程度的提高;CFRP布的应变比BFRP布的大;包裹层数越多加固效果越好。采用纤维布约束加固钢筋混凝土柱后力学性能有明显改善。     

型钢混凝土柱轴压比限值

文章从型钢混凝土柱界限破坏的内力平衡条件出发,推出了配工字形和配十字形型钢的型钢混凝土柱的轴压比限值理论计算公式,并与国内现有的试验结果相比,吻合较好,简化后给出了其实用计算公式。计算结果表明,与普通钢筋混凝土柱的轴压比限值相比,配置工字形型钢的混凝土柱的轴压比限值不能显著提高,配置十字形型钢的混凝土柱的轴压比限值提高,效果较好。     

方钢管约束轻骨料混凝土轴压短柱的力学性能研究

为研究在轴心受压状态下,方钢管约束轻骨料混凝土轴压短柱的破坏模式和力学性能,在此对4组8个方钢管约束轻骨料混凝土轴压短柱试件进行了试验研究。试验结果表明：方钢管能够有效改善轻骨料混凝土的脆性特征,使其具有较好的延性;宽厚比（B/t）与配置纵向钢筋对提高试件极限承载力较混凝土强度的影响大,而混凝土强度的提高对改善试件极限承载力作用较小。基于验证的有限元模型,分析宽厚比（B/t）、混凝土强度对混凝土强度提高系数（Kc）的影响规律,得出B/t对Kc的影响较混凝土强度对Kc的影响大,且与试验结果相吻合。     

纤维聚合物筋与混凝土的粘结性能

研究了纤维聚合物筋的力学性能 ,分析了破坏模式、混凝土强度、纤维聚合物筋直径和埋长等对纤维聚合物筋与混凝土粘结性能的影响。结果表明 ,这些因素对纤维聚合物筋与混凝土的粘结性能有一定的影响 ,在锚固长度等有关的计算中需要考虑。     

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。     

BFRP管约束再生混凝土圆柱轴压试验

为研究玄武岩纤维复合材料(BFRP)对再生混凝土力学性能的提升作用，对BFRP管约束再生混凝土圆柱进行了轴压试验，分析了BFRP层数对圆柱轴压性能的影响。试验结果表明：BFRP管约束再生混凝土圆柱的失效模式表现为BFRP断裂引起的圆柱受压破坏，BFRP管约束可以显著提高再生混凝土圆柱的承载力和变形能力，轴压应力-应变曲线表现出明显的强化段。随着BFRP层数的增加，约束再生混凝土的轴压强度比未约束再生混凝土提高了78%～281%,极限轴压应变提高了6.16～18.10倍，均显著高于对应的未约束普通混凝土的轴压强度和极限轴压应变。结合试验数据，评估了典型纤维复合材料(FRP)约束混凝土圆柱轴压强度和极限轴压应变模型在BFRP约束再生混凝土中的适用性，发现所评估的典型模型不能精确地预测试件的轴压强度和极限轴压应变。     

受荷方式对钢管轻集料混凝土短柱轴压性能的影响

采用3种加载方式对27根钢管轻集料混凝土短柱进行轴压试验,分析了加载方式对构件轴心受压破坏形态和力学性能的影响,主要试验参数为不同轻集料混凝土强度等级和钢管截面尺寸.3种受荷方式分别为:荷载作用在核心混凝土上;荷载作用在整个截面上;采用滚轴加载板将荷载作用在整个截面上.研究结果表明,加载方式对钢管轻集料混凝土短柱的轴压变形性能有较大影响,而对其极限承载力影响不大.无论何种加载方式,钢管轻集料混凝土短柱的纵向压缩变形能力都很强,纵向应变可达0.1,因而具有十分良好的延性,并具有较大的后期承载能力.     

双钢骨混凝土柱轴心荷载下的承载力研究

针对钢管混凝土核心柱在应用中存在内外不能很好地共同工作的问题提出了一种新的双钢骨混凝土组合柱。通过计算分析得出了双钢骨混凝土柱的计算公式。