轴心受压FRP约束混凝土柱应力-应变关系曲线计算

采用多轴应力下Ottosen混凝土应力-应变关系及Ottosen破坏准则,以核心混凝土与FRP约束层变形协调为边界条件,通过编制程序对FRP约束混凝土轴压短柱应力-应变关系曲线进行了计算,并与试验结果进行了对比,结果表明理论计算方法与实验结果吻合良好.     

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。     

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.     

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.     

纤维增强复合材料约束混凝土综述

由于FRP材料具有轻质高强、便于施工、工期短、耐抗腐蚀性强、对原结构的影响小等优点,近年来己广泛应用于混凝土结构的加固、补强等方面。本文简要介绍了纤维增强复合材料FRP加固的特点及优势,研究了FRP约束普通混凝土柱及高强混凝土柱的发展现状及目前存在的问题。纤维增强复合材料(FRP)加固高强混凝土有着广阔的发展前景。     

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.     

混凝土局部受压强度的人工神经网络仿真

简述了混凝土局部受压区域在高应力状态下的随机性和非线性特点，尤其是预应力锚具区这一复杂应力区域的受压强度评估的不确定性．引入4个试验系列，考虑垫板刚度、受压面积比和横向钢筋等因素的作用，将这4个试验系列的结果作为网络的训练样本和验证样本，经过合理的网络选择和训练，对受压强度进行预测并获得了满意的精度．应用实例表明，人工神经网络可作为预测混凝土局部受压强度的方法之一．     

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.     

基于声发射技术的FRP约束混凝土圆柱抗压试验

为研究纤维增强复合材料(FRP)约束混凝土圆柱的损伤机理,进行4组FRP约束混凝土圆柱和2组无约束混凝土圆柱共18个试件的轴压试验,借助声发射技术探测试件加载全过程的损伤信号.结果表明:无约束混凝土试件破坏属于脆性破坏,而受约束混凝土试件破坏属于延性破坏.根据FRP约束混凝土圆柱的受力特点和破坏过程将其分为主动承载阶段和被动承载阶段.在此基础上,提出计算该类构件极限强度的修正公式.该公式物理意义明确,而且具有较高的计算精度.     

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.     

体外预应力FRP筋混凝土梁承载力计算

纤维增强塑料(FRP)作为一种新型高性能的结构材料,具有轻质、高强和抗腐蚀等特点,在土木工程中是一种具有发展前景的新型预应力筋用材。采用应变折减的方法推导了体外预应力FRP筋混凝土梁承载力的计算方法,并将计算结果与试验数据进行了对比。研究结果表明本文推导的计算方法可以作为体外预应力FRP筋混凝土梁承载力的计算公式。     

预张拉纤维布约束混凝土圆柱预应力损失试验

为了对混凝土墩柱有效施加环向预应力,研制了一种自锁式锚具用来环向张拉纤维布,从而对核心混凝土提供主动约束应力,提高混凝土墩柱的强度和延性.根据自锁式锚具的施工工艺,分析了引起预应力损失的主要原因,针对摩擦损失、碳纤维布应力松弛损失、混凝土收缩徐变损失等各种影响因素进行了试验研究和理论分析,得到了各项预应力损失的发展规律及其与相关影响因素的关系,提出了减少预应力损失的措施.     

圆形钢套管加固混凝土柱的极限承载力

进行了33个圆形钢套管加固钢筋混凝土柱在轴心及偏心受压下的试验,研究不同初始轴压比、加固用钢套管厚度、长细比和偏心率下被加固柱的力学性能.研究结果表明,被加固柱的力学性能得到明显的改善,被加固柱的极限承载力随着长细比和偏心率的增加而降低,而初始轴压比对极限承载力的影响可以忽略.在试验结果的基础上,提出了圆形钢套管加固钢筋混凝土柱极限承载力计算的实用公式,极限承载力的计算结果和试验结果吻合良好.     

玻璃纤维布约束混凝土方柱应变演化规律研究

为从应变演化发展角度解析约束混凝土方柱的破坏机理,对玻璃纤维布约束混凝土方柱的应变演化规律进行了试验研究与有限元模拟,考虑玻璃纤维布的不同包裹方式对方柱任意截面应变演化的影响.研究结果表明,在轴压荷载作用下,柱身内部纵向截面上混凝土的应变演化由纵向四等分点位置向中部发展;柱身中部横截面上,应变演化由内到外、由侧面到棱角发展;玻璃纤维布条带包裹的混凝土方柱临近破坏时,中间位置纤维布条带应力达到其上下相邻两纤维布条带应力的两倍以上.研究结果可供FRP及钢板箍约束混凝土方柱受力分析时参考.     

基于纤维模型的FRP约束混凝土圆柱本构模型研究

在OpenSees平台上采用纤维模型模拟FRP约束混凝土圆柱的受力性能时需要开发相应的本构模型.基于Jiang和Teng提出的分析型骨架本构模型,将不同峰值应力、应变计算公式的计算结果与试验结果进行比较,选择了更为精确的计算公式,并将其引入该骨架模型.该模型还考虑了箍筋对核心混凝土的约束作用,采用FRP极限环向抗拉应变折减系数得出FRP片材在环向受拉破坏时的极限拉应变.根据是否考虑钢筋的疲劳采用两种不同钢筋本构关系对试件进行模拟.采用该模型不但可以得到构件的轴向应力应变关系,还可以计算横向应变与轴向应力的关系,模拟结果与试验结果吻合较好.     

Strength and Deformation of Axially Loaded Fiber-Reinforced Polymer Sheet Confined Concrete Columns

Experimental results of 29 axially loaded fiber-reinforced polymer sheet (FS) confined concrete columns and two reference plain concrete columns are introduced. Twenty four column specimens were confined with carbon fiber sheet (CFS) and five column specimens were hybrid confined with both CFS and glass fiber sheet (GFS). The influence of aspect ratio, FS material, initial axial force ratio, and FS confinement degree on the strength and deformation of columns were studied. Based on the experimental results, the equations of complete stress-strain curve of CFS confined concrete are proposed. These equations are suitable for the nonlinear analysis of square and rectangular section columns. Suggestions of applying FS to confine concrete columns are presented.     

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．     

内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压中长柱极限承载力研究

根据内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土的特点,通过引入混凝土强度折减系数和等效约束折减系数,将内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土等效为内置CFRP圆管的圆钢管高强混凝土.进而,在统一强度理论的基础上,推导出内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压构件的强度承载力.通过引入整体稳定系数,推导出内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压中长柱的稳定极限承载力公式.将该公式的计算结果与试验结果进行了比较,结果表明该理论公式是正确可行的.理论公式以期能为工程应用提供帮助.     

GFRP/CFRP混杂约束混凝土柱极限承载力试验

为研究不同FRP片材约束形式对混凝土柱极限承载力的影响,对6个素混凝土柱、钢筋混凝土柱、混杂纤维片材约束混凝土柱轴心受压情况下的极限承载力进行了试验研究,并就不同类型柱体的极限承载力进行了对比分析.研究表明:外包GFRP/CFRP混合纤维片材能够约束混凝土柱体的变形;GFRP/CFRP混合纤维片材约束素混凝土柱与约束钢筋混凝土柱的承载力较接近.图3,表4,参8.