CFRP钢管混凝土轴压长柱试验研究

通过18根CFRP钢管混凝土轴压柱和用于对比的6根钢管混凝土轴压柱的承载力试验研究,初步探讨CFRP钢管混凝土轴压柱的受力性能以及CFRP对钢管混凝土轴压柱承载力的提高效果。分析了CFRP约束效应系数和长细比对CFRP钢管混凝土轴压柱承载力的影响。研究结果表明:在本次试验的参数范围内,CFRP可以有效提高钢管混凝土轴压柱的承载力;CFRP对钢管混凝土轴压柱承载力的抬高率近似随着CFRP约束效应系数的增加而增加、随着长细比的增加而减小,当长细比达到某一定值时,提高率为零。并根据试验所得到的长细比影响折减系数引入钢管混凝土的长细比影响折减系数,确定了CFRP钢管混凝土轴压柱承载力的计算方法,与试验结果比较吻合良好。     

CFRP-钢管混凝土轴压短柱的力学性能

采用双剪统一强度理论,对CFRP-钢管混凝土轴压短柱进行研究,分析了核心混凝土内摩擦角、中间主应力、钢管厚径比和CFRP粘贴层数对极限承载力的影响,提出了CFRP-钢管混凝土轴压短柱的极限承载力公式。并将理论计算结果与文献资料的试验结果作比较,验证了理论公式的正确性。进一步简化了理论公式,在没有外CFRP筒,且k=4,b=0时,理论公式退化为圆截面钢管混凝土轴压短柱承载力极限平衡法的表达式。该结果为CFRP-钢管混凝土轴压短柱的极限承载力分析提供了一定的理论依据,供工程设计参考。     

CFRP-薄壁圆钢管混凝土轴压短柱试验研究

进行了以CFRP为套箍指标主导的大钢管径厚比CFRP-薄壁圆钢管混凝土轴压短柱的轴压试验,观察了其破坏形态与变形特征,测得了CFRP和钢管的荷载-应变关系曲线。分析了CFRP-薄壁圆钢管混凝土轴压短柱的荷载-变形曲线,探讨了套箍指标对试件受力性能和延性的影响,阐述了区别于普通CFRP-圆钢管混凝土轴压短柱的破坏过程。结果表明:CFRP-薄壁圆钢管混凝土轴压短柱的破坏形态为CFRP断裂引发钢管径向鼓曲破坏;在塑性上升阶段,CFRP能延缓钢管的屈服速率,同时CFRP被赋予一定的塑性,构件在这一阶段具备一定的加劲特征,而钢管混凝土试件呈现软化特征;CFRP套箍指标对构件的极限承载力和延性影响较大,钢管套箍指标的影响相对较弱。     

静载下新型钢管混凝土结构构件轴压稳定性分析

为了进一步完善碳纤维增强聚合物-钢管混凝土复合结构的现有理论成果,对轴向荷载作用下碳纤维外部环向约束钢管混凝土柱的稳定性展开了理论和试验研究。通过对24根利用不同厚度碳纤维布增强的不同长径比的钢管混凝土柱进行轴压试验,分析新型构件稳定性的影响因素和影响规律。结果表明:极限承载力和侧向挠度与柱的长径比之间存在主要的联系,长径比较大的试件属于明显的失稳破坏。此外,在试验结果的基础上,应用改进的欧拉公式进行了一系列估算临界荷载的公式推导,建立了碳纤维增强聚合物-钢管混凝土结构的稳定性计算式。     

CFRP-CFST轴压柱承载力理论研究进展

CFRP-钢管混凝土结构是将CFRP缠绕粘贴于钢管混凝土构件外围,形成三种材料组合的圆柱状构件。CFRP钢管混凝土构件可以充分发挥三向受压混凝土抗压强度高的优点,使得承载力得以提高。从CFRP-钢管混凝土轴压柱承载力的影响因素入手,讨论基于不同方法的承载力计算公式,包括极限平衡法、全过程分析法、欧拉公式法、长细比折减系数法。最后通过对承载力从强度破坏定义到失稳破坏定义的探讨,指出承载理论存在的问题以及发展趋势。     

CFRP钢管混凝土核心轴压短柱的力学性能

本文总结了内填混凝土结构的缺点,指出钢管混凝土核心柱的改进之处.在基本假设的基础上,推导了CFRP钢管混凝土核心轴压短柱的极限承载力公式.将本文的计算结果与文献中试验结果进行比较,验证了理论公式的正确性,并进一步分析总套箍指标对承载力的影响.该结果为CFRP钢管混凝土核心轴压短柱的极限承载力分析提供了一定的理论依据,对工程设计有一定的参考价值.     

CFRP-钢管混凝土轴压短柱的强度计算

将CFRP(碳纤维复合增强塑料)应用于钢管混凝土结构,对CFRP-钢管混凝土轴压短柱的受力性能进行了简要的理论分析;应用塑性全量理论的Hencky应力应变关系来确定钢管进入塑性后CFRP-钢管混凝土构件的极限承载力,推导出碳纤维拉断时构件极限承载力的解析计算式;并将解析分析结果与试验数据比较。     

钢管再生混凝土短柱轴压性能试验研究

通过对6根钢管再生混凝土短柱及3根普通钢管混凝土短柱进行轴压试验,研究不同长径比和再生骨料取代率对钢管再生混凝土短柱轴压力学性能的影响。研究结果表明:钢管再生混凝土短柱的变形破坏形式与普通钢管混凝土短柱相似;随再生骨料取代率及长径比的增加,钢管再生混凝土短柱的极限承载力下降。基于试验验证普通钢管混凝土短柱极限承载力计算方法对钢管再生混凝土短柱的适用性,计算值与试验值吻合较好。     

长细比对钢管轻集料混凝土轴压柱受力性能的影响

基于钢管轻集料混凝土轴压柱的试验结果,分析长细比对钢管轻集料混凝土破坏形态、极限承载力的影响,并将界限长细比及稳定系数的经验公式计算结果与试验实测结果进行对比。分析结果表明:界限长细比作为钢管轻集料混凝土柱弹塑性和弹性破坏的分界点,可以应用Euler公式计算,其计算结果与试验相吻合,同时低于钢管普通混凝土经验公式计算结果;相同截面参数条件下,长细比越大,钢管轻集料混凝土的极限承载力和稳定系数越低;钢管轻集料混凝土实测稳定系数高于钢管普通混凝土经验公式计算结果。     

带约束拉杆S-CFT轴压承载力公式

在已有的钢管混凝土统一理论基础上,本文结合已有的配置约束拉杆方钢管混凝土(S-CFT)轴压短柱试验结果,通过研究拉杆约束系数与构件极限承载力之间的关系,修正已有的方钢管混凝土构件轴压承载力计算公式,在公式中并入了约束拉杆的影响,得出带约束拉杆的方钢管混凝土构件轴压承载力计算公式,拓宽了统一理论计算公式的适用性,采用该公式计算的带约束拉杆的方钢管混凝土构件轴压承载力与已有的试验结果吻合良好。     

CFRP-钢复合管约束型钢高强混凝土短柱的轴压力学性能

对8根碳纤维增强复合材料(CFRP)-圆/方钢复合管约束型钢高强混凝土（C-C/STCSRC）短柱和4根CFRP约束圆钢管型钢高强混凝土（C-CTSRC）短柱进行了轴压试验,分析了CFRP约束效应系数、钢管截面形式以及钢管受力性能对CFRP-圆/方钢复合管约束型钢高强混凝土（C-C/STCSRC）轴压短柱力学性能的影响。结果表明:CFRP-圆钢复合管约束型钢高强混凝土（C-CTCSRC）轴压短柱的极限承载力提高率随着约束效应系数的增加呈指数形式增长;在柱核心混凝土截面面积相同时,CFRP-圆钢复合管约束型钢高强混凝土（C-CTCSRC）轴压短柱的极限承载力比CFRP-方钢复合管约束型钢高强混凝土（C-STCSRC）轴压短柱的极限承载力高50%以上;在弹性工作阶段,CFRP约束圆钢管型钢高强混凝土（C-CTSRC）柱的弹性模量高于CFRP-圆钢复合管约束型钢高强混凝土（C-CTCSRC）柱的弹性模量;CFRP-圆钢复合管约束型钢高强混凝土（C-CTCSRC）柱的极限承载力高于CFRP约束圆钢管型钢高强混凝土柱的极限承载力;CFRP与钢管黏结良好时,CFRP与钢管能够协同工作。     

CFRP-钢管RPC短柱的轴压试验研究

对12根核芯为100～160MPa强度等级的活性粉末混凝土(RPC),外部约束为壁厚2、4mm的钢管和2层碳纤维增强复合材料(CFRP)的CFRP-钢管RPC(CRST)短柱进行试验研究.结果表明:与普通混凝土相比,RPC的抗压强度更高,其在无外部约束状态下的脆性更加明显,达到极限承载力时对应的应变较大;CRST短柱主要发生剪切破坏和端部压缩外鼓破坏,其载荷-位移曲线可划分为线弹性阶段、弹塑性阶段、破坏阶段和平台阶段;考虑CFRP和钢管对核芯RPC的双重约束,提出了用影响系数IF表示CFRP和钢管对极限承载力的提高程度,并通过线性回归拟合得到了IF的表达式;同时假设CRST短柱在到达极限承载力时钢管已屈服,采用极限平衡分析的方法对CRST短柱的极限承载力进行了简化计算,得到了与试验结果吻合良好的拟合公式.     

外套钢管自密实混凝土加固钢筋混凝土圆形截面短柱轴压性能试验研究

提出外套钢管自密实混凝土加固钢筋混凝土柱的复合加固方法。通过11个加固钢筋混凝土圆形截面短柱试件（其中2个为增大截面加固柱试件、9个为复合加固柱试件）和2个未加固钢筋混凝土圆形截面短柱试件的轴压试验,对不同方法加固的钢筋混凝土圆形截面短柱承载力、刚度和延性进行研究,分析加载方式、含钢率、后浇自密实混凝土强度、界面处理方式等因素对复合加固柱轴压性能的影响。试验结果表明：复合加固柱试件的承载力和延性均优于未加固钢筋混凝土圆柱试件和增大截面加固柱试件。仅核心混凝土受压的试件承载力略大于全截面受压的试件;随着含钢率的增大,复合加固柱试件的承载力和延性提高显著;随着后浇自密实混凝土强度的提高,复合加固柱试件的承载力略有提高,但延性有所下降;界面处理方式对复合加固柱试件轴压性能影响不显著。在试验研究的基础上,提出复合加固钢筋混凝土圆形截面短柱的承载力计算式,得出的计算结果与试验结果吻合良好。     

CFRP-钢复合圆管内填混凝土轴压短柱试验研究

通过对10根CFRP-钢复合圆管内填混凝土轴压短柱和用于对比的5根圆钢管混凝土轴压短柱承载力的试验研究,初步探讨CFRP-钢复合圆管内填混凝土轴压短柱的受力性能以及CFRP对圆钢管混凝土轴压短柱承载力的提高效果。分析了钢管约束指标和CFRP筒约束指标等对CFRP-钢复合圆管内填混凝土轴压短柱承载力的影响。研究结果表明:在本次试验的参数范围内,外包CFRP可以有效提高圆钢管混凝土轴压短柱的承载力;CFRP对圆钢管混凝土轴压短柱承载力的提高率近似随着CFRP筒约束指标的增加而线性增加;在其它条件相同的情况下,钢管约束指标越大,承载力提高率越小;承载力提高率随着约束指标比的增加而增加;如果粘结良好,在破坏前,CFRP筒和钢管可以保持协同工作。     

圆CFRP-钢复合管约束高强混凝土短柱轴压试验研究

为研究圆CFRP-钢复合管约束高强混凝土短柱轴压受力性能,进行了6个CFRP-钢复合管约束高强混凝土（CFRP-steel composite tubed high-strength concrete,C-STC）柱和2个CFRP约束高强混凝土（CFRP-confined high-strength concrete,CC）柱、1个钢管约束高强混凝土（steel tubed high-strength concrete,STC）柱对比试件的轴压试验研究,得到了试件轴向荷载-位移曲线和CFRP及钢管的应变。结果表明：C-STC柱在轴压荷载作用下发生剪切破坏;约束模式对其前期刚度影响较小,相同CFRP层数的C-STC柱和CC柱的荷载-位移曲线第二线性段斜率近似相等;随着CFRP层数增多,短柱承载力和变形能力均能得到提高;钢管应力分析表明,STC柱钢管在峰值荷载附近屈服,C-STC柱钢管约在荷载-位移曲线第二线性段起点处屈服,钢材强度得到充分发挥。结合试验结果对已有文献中约束混凝土强度计算模型进行验证,并给出了建议的C-STC柱承载力计算式。     

Influence of concrete strength and length/diameter on the axial capacity of CFT columns

This paper presents an experimental analysis of the confinement effects in steel–concrete composite columns regarding two parameters: concrete compressive strength and column slenderness. Sixteen concrete-filled steel tubular columns with circular cross section were tested under axial loading. The tested columns were filled by concrete with compressive strengths of 30, 60, 80, and 100 MPa, and had length/diameter ratios of 3, 5, 7, and 10. The experimental values of the columns’ ultimate load were compared to the predictions of 4 code provisions: the Brazilian Code NBR 8800:2008, Eurocode 4 (EN 1994-1-1:2004), AINSI/AISC 360:2005, and CAN/CSA S16-01:2001. According to the results, the load capacity of the composite columns increased with increasing concrete strength and decreased with increasing length/diameter ratio. In general, the code provisions were highly accurate in the prediction of column capacity. Among them, the Brazilian Code was the most conservative, while Eurocode 4 presented the values closest to the experimental results.     

高轴压比钢管混凝土剪力墙抗震性能试验研究

为研究约束边缘构件内配置圆钢管的钢管混凝土剪力墙的抗震性能、探讨钢管混凝土剪力墙的轴压比限值及其约束边缘构件的配箍要求,完成了6个剪跨比大于2.0的高轴压比钢管混凝土剪力墙试件和1个钢筋混凝土剪力墙试件的拟静力试验。试验结果表明：剪力墙的破坏形态为压弯破坏及底部混凝土压溃而丧失竖向承载能力;钢管混凝土剪力墙的开裂水平力、名义屈服水平力、正截面受弯承载力和变形能力均比相同参数的钢筋混凝土剪力墙大;配置双钢管剪力墙的变形能力大于配置单钢管的剪力墙,约束边缘构件为端柱的剪力墙的变形能力大于约束边缘构件为暗柱的剪力墙;正截面受弯承载力试验值大于计算值。根据试验结果,提出了钢管混凝土剪力墙的设计建议。图9表7参13     

圆锥形钢管混凝土长柱力学性能研究

利用有限元分析软件ABAQUS建立圆锥形钢管混凝土长柱力学性能分析的三维实体有限元计算模型,并与相应的试验结果进行对比。结果表明:有限元计算与试验所得的荷载-3H/4挠度曲线、承载力及破坏形态吻合较好。在此基础上,对圆锥形钢管混凝土长柱受力全过程中钢管与混凝土应力、应变分布情况进行分析,同时给出钢管与混凝土之间的相互作用规律,并对长细比、锥度、偏心距、材料强度及钢管壁厚等参数对圆锥形钢管混凝土长柱初始刚度、承载力及荷载-3H/4挠度曲线的影响进行比较。结果表明:圆锥形钢管混凝土长柱在3H/4处发生侧向挠曲破坏,长细比、锥度、偏心距、混凝土抗压强度及钢管壁厚等参数对其力学性能影响显著,钢管屈服强度对其力学性能影响不明显。     

钢管超高强混凝土长柱及偏压柱的性能与极限承载能力的研究

本文报导了钢管超高强混凝土长柱和偏压柱的试验研究工作。长柱试验研究结果表明,钢管超高强混凝土长柱的承载能力和极限纵向变形率随长细比Ｌｅ／ Ｄ的增大而下降,在所研究的 Ｌｅ／ Ｄ范围内,所有的钢管超高强混凝土长柱都有一定的延性,但延性随Ｌｅ／Ｄ的增大而降低。普通钢管混凝土长柱的承载能力考虑长细比影响的折减系数计算公式也适用于钢管超高强混凝土长柱。偏压柱试验研究结果表明,在偏心率为０．２２～０．６５范围内,加载后所有偏压柱试件横向无明显的外形变化。在相同的长细比下,随着偏心率的增加,试件的承载能力降低,极限纵向变形率降低,但总体来说,偏压短柱的纵向变形率比轴压短柱的极限应变要大一些。在相同的偏心率下,长细比越大,试件的承载能力和纵向变形率也越低。钢管超高强混凝土耐偏压能力等于或优于普通钢管混凝土偏压柱。经过适当修正的普通钢管混凝土偏心率折减系数可以用于钢管超高强混凝土偏压柱承载能力计算。