纤维增强复合材料加固混凝土柱的研究进展

基于纤维增强复合材料(FRP)约束混凝土柱的相关研究,从FRP约束混凝土柱的应力-应变关系、轴心受压和偏心受压力学性能、抗震性能以及有限元数值模拟等几个方面,对FRP约束混凝土柱的研究现状和各方面的相关控制因素进行了系统阐述,重点分析了FRP侧向约束强度、刚度、FRP类型、柱截面形状、未约束混凝土强度、倒角半径、截面长宽比等因素对约束效果的影响,为FRP加固混凝土柱的进一步研究提供了参考.     

GFRP-再生混凝土-钢管组合柱轴压力学性能试验研究

FRP管-再生混凝土-钢管组合柱作为一种新型组合构件,由外FRP管、内钢管以及两管之间填充的再生骨料混凝土3部分组成,其中再生骨料混凝土的应用,有利于促进建筑结构的绿色化、节能化。通过对21根这种组合柱进行单调轴压试验,研究不同再生骨料替代率及不同FRP管厚度对这种组合结构的轴压力学性能的影响。试验结果表明,该新型组合柱相比于填充普通骨料的双管柱承载力有所下降,但延性却有明显提高,有利于抗震;再生骨料替代率为30%的双管组合构件力学性能较好;同时,相比于FRP约束实心组合柱,再生骨料的双管空心柱也表现出良好的约束效果。     

长细比对FRP约束混凝土柱承载力的影响

随着长细比的增加,FRP约束混凝土柱的承载力和延性有降低的趋势.由于FRP与钢材的性能存在巨大的差异,现有的设计规范不适用于FRP约束混凝土柱承载力的计算.为研究长细比对FRP约束混凝土柱承载力的影响,根据FRP约束混凝土柱的特点,以约束效应系数ξf、FRP管中含纤维复合材料的比率λ和约束效应折减系数kr为主要参数,建立FRP约束混凝土短柱承载力的计算模型.在此基础上,通过对现有试验数据的回归分析,引入FRP约束混凝土柱承载力的稳定系数,提出FRP约束混凝土柱的承载力计算公式,公式计算结果与已有试验数据吻合较好.     

影响FRP约束混凝土柱力学性能参数的实验研究

为建立FRP约束钢筋混凝土柱合理的设计方法,必需明确各因素对FRP约束混凝土柱力学性能的影响。本文归纳了已有的影响FRP约束混凝土柱力学性能的参数的研究成果,并分析了研究中存在的不足。通过对大量实验研究成果的总结分析,探讨FRP约束混凝土柱有待进一步解决的问题,并展望了FRP约束混凝土柱的力学性能的发展前景。     

约束混凝土柱性能研究与进展

FRP约束混凝土柱和钢管混凝土柱是两种不同的约束混凝土应用形式。研究表明,对混凝土进行约束,可以明显提高其承载力和延性。钢管混凝土柱破坏前有较大的变形,属延性破坏;FRP约束混凝土柱的破坏具有突然性,但其强度提高的幅度较大。本文对这两种约束混凝土柱的受力性能进行了简要的比较,并总结了FRP约束混凝土柱和钢管混凝土柱研究现状,同时对今后的发展应用进行展望。     

FRP约束混凝土性能研究综述

FRP具有较高的强度和弹性模量,近年来在中国的发展非常迅速,从20世纪70年代中国对FRP材料探索研究,到20世纪80年代在土木工程领域中尝试性应用,再到如今大规模应用。其中FRP约束混凝土是其中一种较广泛的应用。主要从FRP约束混凝土的试验研究、FRP约束混凝土柱的强度模型、环境对FRP与混凝土组合结构影响三方面阐述FRP与混凝土组合结构的研究现状,最后,结合目前FRP与混凝土组合结构研究现状,提出可继续深入研究的方向。     

FRP约束玄武岩纤维再生混凝土圆柱力学性能试验研究

为在力学性能方面对再生混凝土进行优化,综合分析纤维混凝土和FRP约束混凝土的性能特点,利用玄武岩纤维这种具有优良化学稳定性、热稳定性、性价比高、抗拉强度高、抗裂性能和与混凝土兼容性好等优点的材料,分别分析0、50%、100%再生骨料取代率和约束方式对于玄武纤维再生混凝土圆柱力学性能的影响及其可能的破坏模式,比较了CFRP约束再生混凝土和玄武岩增强再生混凝土圆柱的力学行为,结合ABAQUS模拟进行了约束试件破坏模式和承载力方面的对照研究。结果表明,利用玄武岩纤维增强和FRP约束对再生混凝土的力学性能具有明显的优化作用,其中50%取代率玄武岩纤维再生混凝土试件的约束效果最明显。     

±60°缠绕的纤维复材管约束混凝土短柱轴压试验研究

目前对于纤维复材(FRP)管约束混凝土的研究主要集中于FRP管纤维缠绕角为±90°或接近±90°的情况,对于其他纤维缠绕角研究较少。通过对18个纤维缠绕角为±60°的FRP管约束混凝土短柱在单调荷载下的轴压试验,对FRP管约束混凝土短柱的破坏形态、应力-应变曲线和承载力进行了研究,分析了FRP管厚度、混凝土强度的影响。同时进行了6个纤维缠绕角为±80°(纤维缠绕方向接近环向即±90°)的FRP管约束混凝土短柱在单调荷载下的轴压试验,以对比研究±80°纤维缠绕角和±60°纤维缠绕角的影响。试验研究结果表明:FRP管约束混凝土短柱的破坏形态与FRP管纤维缠绕角有关;FRP管纤维缠绕角、FRP管厚度和混凝土强度是影响FRP管约束混凝土抗压强度的重要因素;FRP管约束混凝土的极限应变主要与混凝土强度等级有关,且极限应变随着FRP管厚度的增加而增大。     

轴心受压FRP约束混凝土柱承载力分析

外包纤维复合材料(FRP)约束混凝土柱,可以有效提高混凝土柱的承载力和延性.系统总结了几种较为典型的FRP约束混凝土柱的极限抗压强度和极限应变的计算方法,通过对已有大量试验研究结果的分析,指出FRP约束混凝土圆柱的性能主要取决于FRP对混凝土柱的约束效果,并引入约束效应系数(MCR),以MCR为主要参数,提出了一种新的FRP约束混凝土柱的极限强度和极限应变的计算公式,该公式的计算结果与大量试验数据吻合较好.     

FRP筋材加固矩形截面混凝土柱的极限强度分析

采用外贴FRP法加固矩形截面混凝土柱,能够有效约束受压状态下矩形截面混凝土柱的侧向变形。以FRP约束混凝土矩形短柱为研究对象,基于ABAQUS有限元软件,构建CFRP约束矩形截面混凝土柱轴压试验模型,分析混凝土柱应力-应变曲线,并与已有试验进行对比;在此基础上,结合侧向约束强弱界限的判定标准,推导出修正的FRP加固矩形截面混凝土柱的应力-应变关系模型。研究表明:当混凝土处于弹性状态,其横向膨胀变形很小,FRP提供的约束力较小;当约束混凝土应力超过未约束峰值应力,混凝土进入塑性状态,FRP筋材提供的约束力逐渐增大,其承载力和变形能力产生较大幅度增加。FRP对矩形截面混凝土柱的约束作用改善了构件的延性,提高了构件的承载力。     

FRP约束混凝土柱的研究现状与展望

从力学性能、耐久性、对性能不足混凝土柱的修复和加固、数值模拟以及FRP-混凝土-钢新型组合柱等方面对近几年来纤维增强复合材料(FRP)约束混凝土柱的研究现状进行了介绍,针对其中存在的问题给出了相应的建议并探讨了今后可能的发展趋势,以期促进FRP约束混凝土柱在结构工程领域研究和应用工作的开展.     

纤维增强复合材料(FRP)约束混凝土矩形柱应力-应变关系的研究

在国内外试验研究基础上,分析了纤维增强复合材料(FRP)约束混凝土矩形柱的特点,指出FRP约束后混凝土矩形柱的应力-应变关系曲线可能有软化段或硬化段。指出FRP约束混凝土矩形柱的转折点应力和应变主要与FRP侧向约束刚度和混凝土弹性模量比值有关,并提出相应的计算公式。指出FRP约束混凝土矩形柱的极限应力和应变主要与FRP侧向约束强度、FRP类型、矩形截面的转角、混凝土强度等参数有关,提出极限应力和极限应变可在等价FRP约束以矩形截面较大边为直径的等价圆柱体极限应力和应变基础上乘以相应的折减系数得到,该计算方法简单且较全面地考虑了各影响参数。最后,提出三个确定FRP约束混凝土矩形柱的应力-应变关系模型,各模型在一定的条件下均与试验结果符合较好。     

FRP约束轴心受压混凝土性能的研究

本文对FRP约束混凝土圆柱和矩形柱的性能进行了较系统的研究.研究表明,FRP约束混凝土圆柱后的应力-应变关系曲线可能有软化段,也可能没有软化段.本文建议了FRP约束混凝土圆柱无软化段时极限强度、极限应变的计算公式及应力-应变关系三折线模型.提出了FRP约束圆柱体有软化段时峰值应力、峰值应变、极限应力和极限应变的计算方法及应力-应变关系模型.另外,分析了FRP约束混凝土矩形柱的特点,建议了FRP约束混凝土矩形柱转折点应力、应变、极限应力和极限应变的计算公式.     

基于截面换算规则的FRP约束混凝土轴心抗压强度模型研究

FRP在结构补强方面已经得到了广泛的应用,有关FRP约束混凝土于圆形柱轴心抗压强度计算模型相对较为成熟。以FRP约束混凝土圆形柱应力模型的基础上,针对方柱、矩形柱截面与圆形截面的不同,对FRP约束矩形截面混凝土柱的轴心受压性能进行过程分析,基于截面面积和惯性矩相等的换算原则,提出了矩形截面转换为圆形柱的等效直径计算公式,引入了截面影响系数对极限强度进行了修正,构建了FRP约束钢筋混凝土矩形柱的极限强度模型,并应用已有的试验数据对模型的有效性和可行性进行检验,结果表明,模型计算结果与试验数据具有较好的吻合度和一致性,能够反映FRP约束混凝土矩形柱的真实特性,研究成果可作为工程实践的参考依据。     

FRP-混凝土-钢新型组合柱的研究进展

FRP作为一种轻质高强、抗腐蚀和耐疲劳的新型结构材料,在混凝土结构修复加固中得到广泛应用。近年来,国内外学者为了更好地发挥传统材料的优点,将FRP与混凝土和钢材进行组合,提出了FRP约束钢管混凝土柱、FRP约束钢骨混凝土柱和FRP-混凝土-钢混合双管柱等多种新型组合柱。在此,围绕这三类新型组合柱的研究现状进行介绍,为FRP-混凝土-钢组合柱在工程领域的进一步研究和应用提供参考。     

FRP约束钢管混凝土柱的研究现状综述

基于将FRP应用于钢管混凝土柱以改善其力学性能问题和加固需求,对国内外FRP约束钢管混凝土柱的研究现状进行了综述。     

预应力FRP片材约束混凝土方柱应力-应变模型

采用预应力FRP片材加固混凝土柱是一种新型加固方法,能够避免FRP片材的应变滞后,加强FRP片材与混凝土之间的协同工作,提高FRP片材的加固效率,改善被加固柱的受力性能.基于已有的FRP片材约束混凝土方柱的应力应变模型,考虑预应力FRP片材对混凝土柱的主动约束作用,提出了一种预应力FRP片材约束混凝土方柱的应力-应变关系模型.模型的计算分析结果表明,预应力FRP片材的主动约束可以显著提高混凝土方柱的延性和抗压承载力,和既有结果比较一致.     

矩形纤维增强复材-混凝土-钢组合空心柱的轴压试验研究

纤维增强复材-混凝土-钢组合空心柱是一种由纤维增强复材(FRP)外管,钢内管以及两者之间填充的混凝土组成的新型空心构件。现有研究表明:该组合空心柱具有优越的延性和抗震性能,特别适用于恶劣腐蚀环境下的受压构件,如空心桥墩等。鉴于目前关于矩形FRP-混凝土-钢组合空心柱的研究极少,通过对8个大尺寸矩形FRP-混凝土-钢组合空心柱的轴压试验,研究矩形截面长、短边比,矩形空心柱的空心面积率和FRP管厚度的影响。作为对比,同时进行了4个大尺寸矩形FRP约束混凝土柱的轴压试验。结果表明:对于矩形组合空心柱,较大的截面长、短边比并不会降低对混凝土的约束作用;恰恰相反,较大的截面长、短边比提高了约束混凝土的极限应力和延性;矩形组合空心柱的混凝土受到钢管和FRP管的共同约束,表现出了很好的延性;相比矩形FRP约束实心混凝土柱,内部空心的存在并没有降低约束混凝土的极限应力和极限应变。     

FRP混凝土柱力学性能研究现状

阐述了 FRP混凝土柱在力学性能方面的理论研究,从纤维增强复合材料的种类、土木工程应用、发展前景等三方面总结了 FRP混凝土柱力学性能的研究进展.最后通过和钢管混凝土柱的对比分析,研究FRP混凝土柱力学性能的优势,对FRP混凝土柱的进一步研究方向进行补充.     

新型组合结构柱的性能研究

近年来,作者针对一些新型的组合结构柱开展了一些研究工作,这些新型组合柱包括薄壁钢管混凝土、中空夹层钢管混凝土、FRP约束钢管混凝土及FRP约束混凝土柱等。本文在简要归纳和总结有关研究结果的基础上,分析这些新型组合柱的工作性能及其特点,以期为有关研究工作提供参考。