带悬伸段柱计算长度的讨论

运用逐段分析的方法,并结合转角—位移法基本方程的推导,建立了考虑剪切变形影响的带悬伸段柱的稳定方程.对比分析了有关文献给出的轴力作用在柱顶且不考虑剪切变形影响的相关计算长度系数的拟合公式,给出了各公式拟合的计算长度系数用来求临界荷载时造成的误差;指出了柱脚铰接和刚接时临界荷载差值的关系;给出了轴压力对转角约束刚度的影响分析.以上分析结论对工程设计有一定的使用价值.     

硅酸钙-聚氨酯夹芯板的抗弯性能

为研究非金属面夹芯板受弯破坏时的力学性能,考虑芯材剪切变形的影响,利用力与变形的平衡微分关系,推导并简化在均布荷载和集中荷载作用下单跨简支夹芯板的弯曲变形与承载力计算公式．通过真空加载和沙袋堆载分别对硅酸钙-聚氨酯夹芯板进行了两组弯曲试验,并用软件ABAQUS进行了有限元模拟,分别得到其正常使用极限状态和承载能力极限状态时的变形和破坏荷载,以及相应的荷载-位移曲线．结果表明,理论计算简化公式、试验结果和有限元结果三者吻合较好,因而该理论简化公式可用于计算这种非金属面夹芯板的弯曲变形和承载力．     

复杂应力条件下岩石的拉剪变形及破坏准则研究

根据不同围压条件下的粉细砂岩三轴压缩全程试验,分析了围压对砂岩峰值强度和破坏方式的影响,研究了压缩过程中砂岩的拉、剪变形随围压的变化规律。结果表明:粉细砂岩峰值强度与围压的关系是一条有拐点的折线,围压低于拐点对应的临界围压σ3L时,粉细砂岩的破坏方式仍为剪切破坏,但其强度受到张拉变形影响而低于Coulomb准则的计算值,岩石破裂面与最小主应力夹角大于(45°+φ/2);围压高于σ3L时,粉细砂岩的破坏仅受剪切变形控制,张拉变形对强度的影响可以忽略,岩石进入完全剪切破坏状态,破裂面角度与(45°+φ/2)吻合。在此基础上,提出了反应砂岩破坏过程中张拉应变和剪切应变相互关系的指标值ft/fγ,并据此推导了砂岩在不同围压下的强度准则,与实际情况较为吻合。     

GFRP筋土钉支护钉头的锚固性能

土钉钉头为土钉墙整体结构中的薄弱部位,为研究土钉钉头锚固性能,以一种装配式柔性面层GFRP筋土钉墙为例,通过室内钉头锚固性能试验及三维数值模拟对外径32 mm的中空GFRP筋钉头的极限抗拉强度、钉头变形及破坏规律进行研究。研究结果表明,该GFRP筋钉头极限承载力在240~290 kN之间,当螺母拧紧时螺纹副的应力主要分布在螺纹牙前3环,其中以钉头第1环螺纹牙应力集中现象尤为明显;此外,采用螺纹展开法建立钉头螺纹牙的力学模型,得出了第1环螺纹极限剪切强度与钉头极限荷载之间的关系,并通过计算得出该GFRP筋钉头极限承载力为244.54 kN,与试验结果相符。通过室内钉头锚固性能试验的脆性破坏特点,确定GFRP筋钉头安全系数在1.8~2.0之间,并判定此种GFRP筋安全荷载在125~135 kN之间。     

预埋螺栓受力性能试验研究与理论分析

为了揭示吊装配件在混凝土中的锚固性能和受力情况,保证吊装施工安全,考虑混凝土强度、埋深以及边缘距离等因素的影响,对预制构件中的吊装、支撑预埋螺栓进行抗拔、抗剪试验研究,通过24个试件12组试验,对预埋螺栓的破坏形态、极限承载力等力学性能进行了全面分析研究.试验结果表明:在拉拔荷载作用下,混凝土破坏形态包括锥体破坏和侧锥体破坏,锥体破坏角度约为40°;剪切荷载作用下,混凝土破坏形态为边缘剪切破坏.混凝土强度、埋深及边缘距离等对预埋螺栓的破坏形态和极限承载力均有不同程度影响.在试验研究的基础上,基于混凝土破坏双剪应力三参数准则和ACI318—05规范,推导了不同破坏形态预埋螺栓承载力理论计算公式,与试验结果对比表明,公式具有良好的精度,可供工程设计人员参考.     

玻璃纤维片材(GFRP)与混凝土黏结性能研究

为研究FRP与混凝土的黏结性能对结构加固效果的影响,采用单面剪切的试验方法研究GFRP与混凝土黏接性能．试验考虑的因素包括混凝土表面处理情况、混凝土的强度、GFRP的宽度、GFRP与混凝土宽度比、GFRP片材在混凝土黏结面上的黏结长度等．结果表明：混凝土强度、GFRP宽度以及黏结长度等因素对GFRP与混凝土黏接性能有较大影响．根据试验结果给出建议的GFRP与混凝土黏结强度计算公式．     

GFRP锚杆加固顺层岩质边坡的机制研究

由于传统钢筋锚杆存在易腐蚀、耐久性差等缺点,GFRP(玻璃纤维增强复合材料)锚杆得到了高度重视。然而,GFRP锚杆的弹性模量小且抗剪强度低,故其加固顺层岩质边坡的机制仍需进一步研究。考虑顺层岩质边坡的顺层滑移破坏模式,基于Winkler假定和锚杆荷载传递机理对边坡岩体与锚杆的相互作用机制进行理论分析,建立剪切位移作用下锚杆的力学模型,并对其进行验证。基于此,结合GFRP锚杆的物理力学参数(如弹性模量、抗剪强度等),考虑坡体剪切位移、锚杆与潜在滑面夹角及岩体无侧限抗压强度等影响因素,分析GFRP锚杆加固顺层岩质边坡的机制。结果表明:1)当锚杆与潜在滑面夹角为45°时,硬岩中坡体较小的剪切位移导致GFRP锚杆发生剪切屈服;软岩中坡体产生较大的剪切位移时,GFRP锚杆发生受拉屈服。2)当锚杆屈服时,GFRP锚杆在加固不同抗压强度的岩体时提供的抗力差异较大,加固软岩时抗力最大;随着岩体无侧限抗压强度增大,GFRP锚杆提供的抗力逐渐变小;相比而言,钢筋锚杆在加固不同抗压强度的岩体时提供的抗力大小基本接近。3)硬岩中,锚杆与潜在滑面夹角对GFRP锚杆抗力的影响较大,夹角越小,抗力越大;软岩中,锚杆与潜在滑面夹角对GFRP锚杆抗力的影响较小;当夹角为5°～60°时,GFRP锚杆均能提供较大抗力。研究结果为岩质边坡锚固研究及工程应用提供参考。     

基于分段式模型考虑界面损伤的GFRP锚杆-砂浆粘结性能数值模拟

通过编写Vumat子程序定义玻璃纤维增强塑料（GFRP）锚杆材料参数,并考虑GFRP锚杆与砂浆界面的不均匀及损伤特性进行正交各向异性建模,借助ABAQUS有限元软件对GFRP锚杆与砂浆界面的粘结滑移特性进行分段模拟,探究GFRP锚杆轴力、界面剪应力分布形态,进而对不同直径GFRP锚杆-砂浆界面力学特性进行分析。研究结果表明：分段式有限元模型能够较好地反映GFRP锚杆-砂浆的粘结特性。随着施加荷载的增加,GFRP锚杆所受轴力逐渐增大,荷载传递深度逐渐加深,锚固作用自上而下逐渐发挥;GFRP锚杆拔出所需最大拉力、界面破坏位移随直径减小而增大。GFRP锚杆发生破坏的临界直径为28 mm,当直径大于28 mm时发生滑移破坏,直径小于28 mm时发生强度破坏。计算确定直径28 mm GFRP锚杆的锚固系数K₁为0.155。     

GFRP肋式剪力连接件受力性能对比试验研究

剪力连接件是保证GFRP混凝土组合梁/板中两种不同材料共同工作的重要构造,设计了矩形肋和T形肋两类GFRP肋式剪力连接件,进行了3组共8个GFRP肋式剪力连接件的推出试验,包括：矩形肋开孔、T形肋开孔、T形肋不开孔3组GFRP肋式剪力连接件,得到了其破坏形态、极限承载力、荷载滑移曲线及荷载应变变化规律,重点研究肋内开孔及肋的截面形式对GFRP肋式剪力连接件受力性能的影响。试验结果表明：GFRP肋式剪力连接件的破坏形态均为混凝土劈裂破坏;对比矩形肋开孔试件,T形肋开孔试件强度高、延性好;对比T形肋不开孔试件,T形肋开孔试件强度与延性均能提高。基于试验结果,建立了考虑肋内开孔及肋截面形式影响的GFRP肋式剪力连接件极限承载力计算公式,拟合得到了GFRP肋式剪力连接件的荷载滑移曲线上升段的理论模型,建立了其抗剪刚度计算公式。     

外贴纤维布加固钢筋混凝土梁的抗剪试验研究

针对汶川地震灾区大量由于剪切损伤亟待修复的结构,研究了外贴玻璃纤维布(GFRP)或碳纤维布(CFRP)加固矩形截面梁的剪切破坏问题.通过对5根钢筋混凝土梁的加固试验,研究外贴纤维布对加固梁的破坏形态、刚度变化,裂缝开展情况及极限承载力的影响,并对不同的加同方法、配箍率和截面高度对抗剪加固效果的影响进行了分析.试验结果表明,外贴纤维布加固可明显提高钢筋混凝土梁的抗剪承载力和变形能力,并使梁的整体刚度得到提高;相对于CFRP加固,GFRP可显著提高加固梁的延性,增加纤维布的利用率.试验梁的截面高度越小,CFRP加固后其变形能力明显提高,但极限承载力却有所降低;同时,配箍率越大,加固梁的开裂倚载和极限荷载提高越明显,但加固梁的延性越差.最后,根据混凝土构件中各材料的应力-应变关系和变形协调原理,建立了实用的理论计算公式,理论计算结果与试验结果符合较好.     

GFRP管增强混凝土结构的轴压强度临界值

为完善和发展FRP管增强混凝土结构的设计与计算理论，在确定组合结构轴心受压时所经历的3个典型工作阶段后，运用经典层合板理论和组分材料相互约束条件，归纳出弹塑性阶段终点时约束管和核心混凝土的轴向应力预测方程．在壳体与核心柱体界面无黏接力的情况下，用合成法得到GFRP管增强混凝土柱轴心受压状态下的强度临界值，从而可以预测任意组合下该种结构的工作强度．分析了各性能参数对GFRP管混凝土结构轴心受压强度设计指标的影响，结果表明，纤维缠绕角与组合结构的强度临界值之间呈非线性变化状态，且在不同的缠绕角范围内，强度临界值呈现出不同的变化趋势．而含量比与强度临界值之间存在近似线性关系，且成正比．     

GFRP管混凝土组合构件偏心受压力学性能数值分析

为了研究影响GFRP管约束混凝土柱的偏心受压力学性能的因素,利用有限元软件ABAQUS建立了GFRP管混凝土柱偏心受压模型,并分析了GFRP管纤维缠绕角度、GFRP管管壁厚度、混凝土强度等级以及含钢率等因素对构件偏压力学性能的影响,对数据进行回归处理并得到偏心受压承载力公式.结果表明:数值计算结果与试验结果吻合良好;增加GFRP管管壁厚度、提高混凝土强度等级以及增加含钢率均能提高组合柱偏压承载力,偏心受压承载力公式计算结果与试验结果吻合较好.     

Behavior of eccentrically loaded concrete-filled GFRP tubular short columns

The glass fiber reinforced polymer (GFRP) tube is an effective material that can increase the bearing capacity and ductility of concrete.To study the mechanical behavior of this composite structure,twe...     

采用CFRP增强的GFRP管混凝土短柱轴压性能试验研究

通过碳纤维增强复合材料(CFRP)布对玻璃纤维增强复合材料(GFRP)管约束混凝土短柱进行不同方式的加强,制作了12个两两相同的G FRP管约束混凝土短柱试件,研究不同增强模式下GFRP管约束混凝土短柱在单调轴压及重复轴压下的力学性能.分析了试件的破坏模式、承载能力、变形能力、增强效果、应力应变曲线、塑性残余应变与卸载...     

Compressive Behaviour and Failure Mechanisms of GFRP Composite at High Strain Rates

Experimental investigations into the compressive behavior of glass fiber reinforced polymer (GFRP) composite at high strain rates were carried out using a split Hopkinson pressure bar (SHPB) setup. The GFRP laminates were made from E-glass fibers and epoxy resins by vacuum assisted compression molding machine. The results of the compressive tests indicated that the mechanical behavior of the GFRP composite depends highly on the strain rate. The compressive peak stress, toughness and Young''s modulus of the GFRP composite increased with the increase of strain rate, while the strain level at the initial stages of damage was shortened with the increase of strain rate. In addition, the dynamic deformation behavior and failure process of the specimens were observed directly by using a high-speed camera. Following the experiments, the fracture morphologies and damage modes were examined by scanning electron microscopy (SEM) to explore the possible failure mechanisms of the specimens. The results showed that multiple failure mechanisms appeared, such as matrix crack, fiber-matrix debonding, fiber failure and shear fracture.     

钢管聚丙烯纤维超高强石渣混凝土短柱的静力特性

以试件的直径、径厚比和混凝土强度等级为试验参数进行了19根试件的轴心抗压试验,考察了钢管聚丙烯纤维超高强石渣混凝土短柱轴心受压时的破坏形态,揭示了影响其力学性能的因素和规律.试验结果表明:钢管内填充低碳聚丙烯纤维超高强石渣混凝土可以解决由于自收缩偏大引起的钢管混凝土脱空问题;在试验参数范围内,影响试件静力特性的主要因素是套箍指标和核心混凝土强度;荷载-平均应变关系曲线可以分为4个阶段,即弹性阶段、弹塑性阶段、承载力下降阶段和承载力回升阶段;所有试件都呈剪切型的破坏特征,残余承载力达到极限荷载的80%以上,都有较好的延性性能,极限应变达到8.67%～24.9%;最后,推荐了经回归分析得到的钢管聚丙烯纤维超高强石渣混凝土短柱轴心受压极限承载力的计算公式,计算结果与试验数据比较吻合.     

截面尺寸对玻璃纤维包裹加固砖柱效果的影响

为研究截面尺寸对玻璃纤维加固砖柱轴压性能的影响,进行了39个（13组）不同截面尺寸的砖砌体柱经玻璃纤维增强材料全长包裹加固后的轴心受压试验,分析了试件截面尺寸、砂浆强度以及黏贴层数等因素对加固后试件极限强度的影响。试验结果表明：这种加固方式能不同程度提高砖柱的极限承载力,极限强度随加固层数线性变化。参照FRP加固混凝土柱的基本原理,建立了FRP加固砖柱的有效约束区与非有效约束区。     

GFRP加固混凝土梁受弯性能试验研究

对15根玻璃纤维布加固的钢筋混凝土梁进行了试验研究。试验结果表明,玻璃纤维布加固的钢筋混凝土梁抗弯承载力显著提高,加固效果明显,但要有足够的粘贴长度以避免发生剥离破坏。