钢-连续纤维复合筋增强混凝土柱抗震性能数值分析

在利用OpenSees对钢-连续纤维复合筋(SFCB)力学性能进行较好模拟的基础上,研究配筋率、轴压比、SFCB材性二次刚度比等指标对SFCB柱承载力和变形能力的影响;进而研究SFCB柱在三个不同地震波激励下的最大位移和残余位移响应特征,最后对普通RC柱和SFCB柱的滞回性能进行比较研究。结果表明,①基于材料的复合法则,利用OpenSees分别模拟钢筋和FRP部分,可以较好的模拟SFCB在单向拉伸和往复拉伸作用下的力学特性;②同样配筋率下,较高二次刚度比的SFCB增强的混凝土柱具有较高的屈服后二次刚度,且复合筋中FRP含量的增加有利于提高SFCB柱的变形能力;③提高轴压比对SFCB柱二次刚度有所削弱,而较高SFCB材性二次刚度比可延缓SFCB柱中FRP断裂后由P-δ效应引起的倒塌;④和等刚度配筋率的RC柱相比,8度大震作用下,SFCB材性二次刚度比大于0.15可以实现较小震后残余位移;⑤水平往复荷载作用下的混凝土柱理论和试验分析结果均表明,SFCB柱卸载残余位移远小于普通RC柱,即SFCB柱可以实现较高的震后可修复性。     

钢-连续纤维复合筋（SFCB）增强混凝土柱抗震性能初探

为验证具有稳定二次刚度的钢-连续纤维复合筋(SFCB)增强混凝土柱在地震作用下有较小的残余变形和良好的可修复性,本文首先基于纤维截面模型,利用有限元软件Opensees对SFCB增强的混凝土柱在往复荷载下的受力性能进行了数值模拟,然后介绍了SFCB增强混凝土柱在低周反复荷载作用下的部分试验结果,通过计算值与试验结果的比较,两者吻合良好,且都证明了SFCB增强混凝土柱具有明显而稳定的二次刚度和屈服后残余变形小的特性.最后通过对SFCB增强混凝土柱与普通RC柱的非线性动力时程分析进一步表明,在罕遇地震作用下,SFCB增强混凝土柱具有残余变形小,可修复性强的抗震性能.     

钢-玄武岩纤维复合筋混凝土柱受压性能试验研究

为研究钢-连续纤维复合筋(SFCB)混凝土柱的受压性能,设计并制作钢筋混凝土柱、玄武岩纤维增强复合筋(BFRP)混凝土柱、钢-玄武岩纤维复合筋混凝土柱共3组构件进行静力受压性能试验.研究纵筋种类和偏心距对构件承载力、柱中侧向位移、裂缝及破坏形态的影响.结果表明:偏心距越大,构件极限承载力越小,柱中侧向位移和裂缝宽度越大;相同配筋率的混凝土柱,轴心受压状态下SFCB构件极限承载力比钢筋混凝土构件高9％,比BFRP筋构件低19.8％;偏心受压状态下,SFCB构件和钢筋混凝土构件抵抗变形和裂缝的能力优于BFRP筋构件.     

钢玄武岩纤维复合筋混凝土梁受剪承载力试验研究

钢玄武岩纤维复合筋(SFCB)兼具钢筋的延性和玄武岩纤维的防腐性能,并具有显著的二次刚度,但弹性模量低于钢筋。SFCB作为纵向筋时可使混凝土构件的受弯性能具有二次刚度,但构件的受剪承载力会低于钢筋混凝土梁。为深入研究SFCB作为纵筋时混凝土梁的受剪性能,以纵筋筋材种类、构件剪跨比为试验参数,进行梁的四点加载试验。详细分析了不同参数对混凝土梁的破坏形态、裂缝发展、受剪承载力的影响。试验结果表明:SFCB混凝土梁的受剪破坏主要呈现斜压破坏、剪压破坏和非典型剪压破坏3种形态。SFCB混凝土梁的受剪承载力整体低于钢筋混凝土梁、斜裂缝宽度大于钢筋混凝土梁。基于桁架拱模型,推导了SFCB混凝土梁受剪承载力的理论计算公式。与试验承载力对比发现,SFCB混凝土梁受剪承载力理论计算公式具有一定的适用性与安全性。     

钢-连续纤维复合筋(SFCB)力学性能试验研究与理论分析

本文对工业化制备的钢-连续纤维复合筋(SFCB)制品进行了单向拉伸和反复拉伸试验,观察其破坏过程和破坏特征,测定其初期刚度、二次刚度、屈服强度、极限强度、卸载刚度、残余变形。试验结果表明,SFCB的荷载-应变关系曲线在纤维断裂前呈现出明显的双折线,钢筋屈服后SFCB具有稳定的二次刚度、小的残余变形和良好的可恢复性能。根据材料的复合法则推导出了SFCB单调加载下应力-应变关系的理论计算模型,针对根据现有钢筋和纤维材料恢复力模型直接采用复合法则得到的SFCB反复拉伸的理论模型和试验结果误差较大的情况,基于SFCB反复拉伸的荷载-应变试验曲线特征,经过统计分析,构建了SFCB反复拉伸下应力-应变关系恢复力模型,该模型良好地揭示了SFCB在反复加载下其卸载模量随塑性发展而逐渐退化的规律,与试验数据进行比较,发现均吻合较好,证明了可以通过理论计算对SFCB的力学性能进行预测和设计。     

新型钢-连续纤维复合筋增强无砟轨道板及其基本性能研究

传统无砟轨道板采用钢筋增强,不仅影响轨道板的绝缘效果,恶化了无绝缘轨道电路的一次参数(主要是钢轨电阻和电感),而且其绝缘处理方法(添加绝缘套管或卡子)也降低了钢筋与混凝土黏结性能。对此,利用钢-连续纤维复合筋(SFCB)优异的绝缘性能,较好的黏结性能和较高的弹性模量等优点,提出一种新型SFCB增强无砟轨道板。首先对新型SFCB增强无砟轨道板进行绝缘性能试验,结果表明:SFCB增强轨道板相对有绝缘套管钢筋增强轨道板有效降低了钢轨一次参数的影响。在获得理想绝缘性能的基础上,对SFCB增强无砟轨道板进行受弯性能试验,结果表明:与普通RC板相比,SFCB板具有更高的极限承载力,更高的能量储备以及相当的位移延性,同时SFCB板的二次刚度限制了其钢筋屈服后的裂缝发展和宽度。文中提出的SFCB增强无砟轨道板具有更好的综合性能,值得在工程中推广应用。     

钢-连续纤维复合筋（SFCB）与混凝土粘结性能试验研究

钢-连续纤维复合筋(Steel Fiber Composite Bar,简称SFCB)是一种以钢筋为内芯外包纵向纤维的新型增强材料,具有较高的弹性模量、稳定的二次刚度及优异的耐腐蚀性能等特点.本文基于10个标准拉拔试件对SFCB与混凝土之间的粘结性能进行了研究,结果表明:SFCB与混凝土的牯结强度约为相应带肋钢筋的94%;拉拔试件的破坏形态可分为钢筋内芯屈服后SFCB拔出、钢筋内芯屈服前SFCB拔出和SFCB拉断3种;钢筋内芯屈服后SFCB拔出试件应力峰值点对应的自由端滑移值为1.76～1.84mm.本文所用SFCB为首次工业化制备出的复合筋,其粘结性能有一定的离散性,可以通过表面喷砂、表面缠肋以及变化肋的缠绕方向、间距和深度及制作工艺的进一步改善、成熟和稳定等方法来改善SFCB与混凝土的粘结性能.     

钢-连续纤维复合筋与灌浆套筒粘结性能试验研究

钢-连续纤维复合筋(steel-FRP(fiber reinforced polymer)composite bar,SFCB)是一种内芯钢筋、外侧FRP的复合筋,由于其高耐久、高屈服后二次刚度比而在装配式混凝土结构中有独特优势.文章以粘结长度(5d、10d和15d)为变量,开展了 SFCB与灌浆套筒连接件的界面性能单向拉伸试验研究,并与玄武岩纤维(BFRP)筋灌浆套筒连接性能进行比较,分析了拉拔试件的破坏模式和平均粘结强度.结果发现,随着粘结长度的增加,SFCB与灌浆之间的平均粘结强度有所降低;锚固长度为5d和15d的SFCB灌浆连接件分别发生屈服后拔出破坏和屈服后拉断破坏.随着SFCB中FRP含量(二次刚度比,rsf)的增加,SFCB的临界锚固长度有所增加,文章参数下的SFCB灌浆套筒连接的临界锚固长度约为7.6d,相关研究可为SFCB增强预制装配结构的连接技术奠定初步基础.     

复材筋与钢筋混合配筋混凝土柱的抗震性能分析

为考察纤维增强复合材料筋与钢筋混合配筋混凝土柱的抗震性能,采用Open SEES软件进行有限元分析,并与试验结果比较验证了模拟的准确性。在此基础上探讨了混合配筋柱破坏模式、二次刚度比、残余变形和累积耗能等特性,发现复材筋与普通钢筋之间的配置比例对其破坏模式和位移延性有较大影响,"复材筋"配置较少时,混合配筋柱将达不到2%的位移延性需求。在保证"复材筋"配置比例的前提下,混合配筋柱比普通钢筋混凝土柱具有稳定上升的屈服后刚度和相近的耗能能力,柱构件的残余变形大幅减小,表明其在建筑结构中具有较好的应用前景。     

钢-连续纤维复合筋（SFCB）单向拉伸力学性能试验研究

首先针对钢-连续纤维复合筋(SFCB)的特点设计了一套单向拉伸的试验装置和方法,然后对工业化制备的SFCB制品进行了单向拉伸试验,观察其破坏过程和破坏特征,测定其初期弹性模量、二次刚度、屈服强度、极限强度.试验结果表明.SFCB的应力-应变关系曲线在纤维断裂前呈现出明显的双折线,钢筋屈服后SFCB具有稳定的二次刚度.根据材料的复合法则推导出SFCB单向拉伸的理论计算模型,并与试验数据进行比较,发现吻合得较好,证明了可以根据复合法则对SFCB的性能进行预测和设计.