FRP约束混凝土柱轴心受压应力-应变模型

FRP约束混凝土的应力-应变曲线模型是土木工程的一个重要课题。结合第1段斜率、转折点坐标、第3段斜率等数学特征分析了应力-应变曲线的发展过程,指出理想模型需满足的条件,并指出传统模型的不足。提出了一个复合指数-直线模型,该模型对强化型和软化型曲线都适用,满足理想模型条件,克服了传统模型的缺陷。给出了模型参数的求解思路。对比分析表明新模型拟合结果与实测数据吻合良好,具有广泛的适用性。     

环向预应力FRP约束混凝土圆柱应力应变关系

环向预应力FRP能够对核心混凝土提供主动约束,避免FRP的应力滞后问题,增强约束效果。在设计时若采用非预应力FRP约束混凝土的计算模型和应力应变关系模型,将会造成很大的误差。引入与环向预应力大小有关的初始约束应力和有效约束应力,并依据已有的试验数据和有限元模拟,提出了环向预应力FRP约束混凝土圆柱的峰值应力和峰值应变、极限应力和极限应变的计算模型;分析了环向预应力FRP约束混凝土圆柱的初始弹模,借鉴已有的FRP约束混凝土的应力-应变关系模型,提出了环向预应力FRP约束混凝土圆柱的三线性应力-应变关系模型,计算结果与试验结果吻合良好。     

改进的混凝土弹塑性损伤本构

针对现有的混凝土弹塑性损伤本构模型的缺陷,利用能够反映混凝土拉压方向不同强度特性的Hsieh-Ting-Chen四参数屈服函数,基于热力学耗散原理提出了一种新的混凝土弹塑性损伤本构模型,并且进行单轴拉伸和单轴压缩下,应力-应变关系的数值试验。和其它混凝土弹塑性损伤本构模型相比,提出的弹塑性损伤本构模型有其优点:只有一个未知参数,其余的参数都和Hsieh-Ting-Chen混凝土四参数屈服函数的参数相同,易于确定未知参数;并且拉压损伤演化定律采用相同的计算公式,能够较好地反映混凝土在复杂应力状态下的拉压不同的损伤特性及应力-应变曲线。     

FRP约束圆形和矩形截面混凝土柱应力-应变关系统一计算模型

将FRP约束混凝土柱应力-应变关系曲线以转折点为界分为两段.根据曲线的边界条件分别确定这两段曲线模型的计算公式,通过对FRP约束混凝土在平面应变条件下的力学分析,并考虑截面有效约束的影响,推导出转折点应力、应变的计算公式,通过对已有模型的分析比较和对试验数据的回归分析得出极限应力模型,根据能量平衡推导出极限应变的计算表达式,最终得到FRP约束圆形和矩形截面混凝土柱应力-应变关系统一计算模型.计算结果与试验数据的对比表明,根据本文模型计算的曲线与试验所得曲线吻合较好.     

FRP约束混凝土圆柱应力-应变分析模型

为精确模拟FRP约束混凝土的单轴受压性能,提出了FRP约束混凝土圆柱应力-应变分析模型的建立方法.在分析国内外大量试验数据基础上,依据八面体强度准则提出了FRP约束混凝土圆柱极限强度的计算方法,分析FRP约束混凝土圆柱极限应变与侧向约束强度的关系,建立了极限应变的计算方法;分析应力-应变全曲线试验结果中轴向应变与环向应变的关系,建立由轴向应变确定环向应变的计算公式;以Mander本构模型为主动约束关系,采用增量方法计算了FRP约束混凝土圆柱的应力-应变系曲线,模型预测结果与多数试验结果吻合较好.     

钢管混凝土的等效本构关系研究

在总结现有钢管混凝土本构关系分析的基础上,将钢管混凝土简化为同一尺度的横观各向同性体来研究,并在弹性条件下利用应变能相等原理得到了宏观弹性系数,同时根据试验结果假设进入弹塑性阶段后各模量为二次抛物线变化,建立了钢管混凝土这种组合结构新的等效本构关系.并结合具体算例研究了弹性条件下材料强度变化和含钢率对各模量的影响,同时与前人的研究结果进行了比较,结果表明,该本构关系具有理论依据明确,参数易确定,能很好地反映组合构件材料物理性能的优点,为钢管混凝土结构进一步进行数值分析奠定了基础.     

高温作用后混凝土本构关系试验研究

钢筋混凝土结构遭受大灾作用后，在决定修复受损结构以前，必须估计结构的残余承载能力，这需要了解高温作用后混凝土和钢筋的性能，其中高温作用后混凝土的本构关系是计算结构残余承载能力的基础．     

FRP约束损伤混凝土环向应变-轴向应变关系

为分析混凝土损伤对FRP约束混凝土的影响,通过收集已有文献的264个试验数据,建立一个包含混凝土试件截面形状、损伤种类和损伤程度,以及FRP约束刚度的大型数据库. 基于数据库对现有环向应变-轴向应变关系模型进行评估,并在Jiang等模型的基础上,建立FRP约束损伤混凝土柱的环向应变-轴向应变关系模型,采用数据库对新提出模型的准确性进行验证. 计算结果表明:Jiang等模型可以准确描述FRP约束未损伤混凝土圆柱的环向应变-轴向应变关系,但是现有的FRP约束未损伤混凝土柱的环向应变-轴向应变关系模型不适用于FRP约束损伤混凝土柱; 并且随着混凝土损伤程度的增加,现有模型的计算值与试验值的偏差也在增加. 新提出的模型能够准确描述FRP约束损伤混凝土的环向应变-轴向应变关系,模型可推广应用于FRP约束高温损伤混凝土柱. 新模型既可以同时适用于FRP约束预损伤圆形、正方形、长方形截面混凝土柱,也可以计算FRP约束预加载混凝土圆柱与方柱.     

FRP约束混凝土柱强度和极限应变模型的比较

收集了大量试验数据,对已有的预测FRP约束混凝土柱强度和极限应变模型进行了评估。在保持已有模型预测圆形截面试件准确性的基础上,考虑截面有效约束,提出了对FRP约束圆形截面和矩形截面混凝土柱均适用的改进的强度和极限应变模型。评估结果表明,已有模型中对强度的预测要好于对极限应变的预测。Gampione强度模型对所有试件整体预测较准确,Lorenzis极限应变模型对圆形截面试件预测较准确。与试验数据和已有模型的对比表明,该文模型预测更准确,且计算更简便,可用于实际工程中对强度和延性的预测。     

不同纤维布约束钢筋混凝土柱的加固效果分析

采用ANSYS对不同纤维布约束钢混凝土柱的轴心受压性能进行了非线性数值分析，探讨了纤维布约束混凝土的加固机理，并与试验结果进行了分析比较．结果表明：碳纤维布对加固柱的加固效果明显强于玻璃纤维布对加固柱的加固效果，在实际加固工程中，应尽量采用碳纤维布加固钢筋混凝土结构．     

四种FRP管约束UHPC轴压特性的试验研究

为研究纤维增强聚合物(fiber reinforced polymer,FRP)管约束超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)的轴压特性,分别对4个未约束和36个约束圆柱体试件进行了轴压试验,测定了应力-应变全曲线,获得了强度和极限应变值.试验结果发现:FRP约束UHPC可明显提高其强度和变形能力,纤维布层数愈多、强度越高,改善效果愈明显;轴压应力-应变曲线为双线性;在相近的约束比下,FRP管约束刚度越小,约束试件的极限应变值越大;已有的强度和极限应变的模型预测值均高于实测值,极限应变预测值偏离试验值更大.本文回归得到了FRP管UHPC的强度和极限应变预测公式预测精度较高.     

FRP加固混凝土偏心受压柱力学性能的试验研究

设计制作了12个钢筋混凝土圆柱试件,分成3组进行试验,每组受荷时的偏心距分别为0,20,40 mm,每组各有4件试件,分别制成钢筋混凝土柱、外贴3层CFRP的钢筋混凝土柱、内掺体积率为1.5%钢纤维的钢筋混凝土柱、外贴FRP加内掺钢纤维的钢筋混凝土柱.试验在500 t的液压试验机上进行,试验结果表明,外包FRP能提高混凝土构件的抗压承载力,而掺加钢纤维能提高它的延性.     

CFRP约束混凝土圆柱轴心受压力学性能分析

采用基于非相关联流动法则的混凝土Drucker-Prager模型,对碳纤维增强复合材料（CFRP）约束混凝土圆柱的轴压受力性能进行了非线性有限元计算,分析了CFRP厚度、CFRP缠绕角度和混凝土强度3种因素对柱轴压力学性能的影响。结果表明：采用非相关联流动法则计算得到的数值结果与试验结果吻合良好;随CFRP厚度增加,柱的极限压应力和压应变均增大;CFRP环向缠绕比成角度缠绕的混凝土柱能获得更大的极限压应力;混凝土强度越低,CFRP的约束效率越高。     

纤维增强复合材料约束混凝土柱轴压性能的研究进展

为了进一步系统研究纤维增强复合材料（FRP）布约束混凝土柱的轴压性能,通过对FRP布约束混凝土柱轴压性能的影响因素、试验研究、理论研究和数值模拟等研究现状进行了回顾和总结,指出FRP布约束混凝土有待拓广和深入的应用基础研究方向,可为后续的研究和应用提供有益的参考建议。     

FRP加固钢筋混凝土圆柱侧向变形能力研究

结构变形能力定量计算是基于性能的抗震设计的重要内容,能确保结构满足不同的性能目标要求。研究纤维增强复合材料（FRP）加固钢筋混凝土（RC）圆柱侧向变形能力计算方法。通过数值分析对FRP加固RC圆柱截面弯矩-曲率关系进行计算,计算结果显示截面极限曲率明显小于试验实测值,两者差异程度受轴压比控制。根据计算结果和试验结果,提出了极限曲率修正计算方法。在此基础上运用等效塑性铰方法对加固柱侧向变形能力进行计算,计算结果与试验结果在FRP用量较小时符合很好,在FRP用量较大时计算结果偏大。对影响FRP加固RC圆柱侧向变形能力的主要参数进行讨论。     

条带式FRP约束混凝土方柱的轴压承载力分析

为了研究条带式FRP约束加固混凝土方柱的轴心受压承载性能和工作机理,对3组(12个)FRP约束混凝土方柱试件进行了试验研究和受力机理分析,基于极限平衡法推导出了FRP约束混凝土方柱的承载力计算模型,计算结果与试验值基本一致。揭示了FRP约束混凝土方柱的工作机理,约束区域分为强约束区和弱约束区,借助试验结果和FRP约束刚度回归出了强约束区混凝土的极限抗压强度计算公式,考虑FRP种类、条带间距和宽度给出了FRP约束方柱的极限承载力计算方法。     

砌体受压应力-应变关系

通过一个细观模型,从细观层次上分析了砌体在单调受压荷载作用下的损伤破坏机制,解释砌体受压应力-应变关系的非线性和应变软化,根据能量原理,建立了砌体轴心受压时的损伤本构关系模型,提出一类损伤函数表达式,利用应力-应变曲线特征条件和标准试件强度值确定模型参数,分析得出应力-应变关系仅与砌体的峰值点割线弹性模量与原点切线弹性模量有关,该式能反映砌体受压试验所表现的特征,与已有受压结果相比较,结果吻合良好.