内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压短柱承载力计算初探

目的 研究内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压短柱的承载力.方法 进行了12根内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压短柱和6根普通方钢管高强混凝土轴压短柱的试验研究和理论分析,探讨了与试件的含钢率及CFRP圆管与方钢管的相对配置率之间的关系以及它们对承载力的影响.结果 承载力随着含钢率及CFRP圆管与方钢管的相对配置率的增大而提高,回归得到了内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压短柱的承载力计算初探公式.结论 承载力计算公式的理论计算结果 与试验结果 吻合良好.证明了提出的计算公式的正确性.     

内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压短柱试验

目的研究内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压短柱的受力性能.方法对12根内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压短柱进行静力加载试验,通过绘制轴压短柱的荷载-应变曲线,对比了不同CFRP配置率的情况下,承载力的提高程度,并对这种新型组合结构进行了经济性能分析.结果内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压短柱的受力全过程分为5个阶段;试件承载力随CFRP与钢管配置率增加而增大;在相同承载力情况下,比方套圆中空夹层钢管混凝土柱的经济性能更为优越.另外,由于内置CFRP圆管有效地约束了核心混凝土,改善了方钢管的角部应力集中现象,3种材料能够较好地协同工作.结论这种新型组合结构充分发挥了3种材料的优点,可有效提高柱子承载力,为促进其在工程中的应用提供一定的理论依据.     

CFRP钢管砼核心轴压短柱承载力简化计算

目的 给出CFRP钢管混凝土核心轴压短柱承载力的简化计算方法，指导工程实践.方法 根据试验结果进行理论分析，探讨CFRP钢管混凝土核心轴压短柱相对于CFRP钢管混凝土轴压短柱实测承载力提高率占与CFRP筒约束效应系数ξcf、钢管约束效应系数ξs以及总的约束效应系数ξ之间的关系．结果δ随着约束效应系数的减小而增加；以试验研究为基础。回归了CFRP钢管混凝土核心轴压短柱承载力计算式并给出其适用条件．结论 计算结果与试验结果吻合良好．     

圆CFRP钢复合管混凝土轴压短柱试验研究

通过对8根圆CFRP(碳纤维增强塑料)钢复合管混凝土轴压短柱和4根圆钢管混凝土轴压短柱极限承载力的试验,研究CFRP对圆钢管混凝土轴压短柱的增强效果.分析了钢管约束效应系数和CFRP筒约束效应系数等对圆CFRP钢复合管混凝土轴压短柱极限承载力的影响.在本次试验的参数范围内,CFRP对圆钢管混凝土轴压短柱极限承载力的提高率近似随着CFRP的增加而线性增加;在其它条件相同的情况下,钢管约束效应系数越大,CFRP对圆钢管混凝土轴压短柱极限承载力的提高率越小.     

CFRP-方钢管高强混凝土中长柱的轴压性能

目的研究内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压中长柱的受力全过程,得出内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压中长柱的工作机理和静力性能,为更进一步的研究奠定基础.方法在6根内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压中长柱试验的基础上,比较分析了6种构件不同的破坏形态、荷载—纵向应变曲线、荷载—横向应变曲线以及各种因素对承载力的影响.结果在加载过程中,对比于同等尺寸的普通方钢管高强混凝土构件,构件的弹性段明显增加,构件的破坏形态均为失稳破坏,达到极限承载力后,构件的承载力有反弹.结论CFRP的存在有效地延缓和抑制了高强混凝土中剪切斜裂缝的产生,使方钢管的约束作用得到充分发挥,内置CFRP圆管轴压中长柱的极限承载能力相比于普通方钢管高强混凝土轴压中长柱有了显著的提高.     

内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土长柱轴压性能试验

为了研究内置碳纤维复合材料（CFRP）圆管的方钢管高强混凝土长柱的力学性能,对4根内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土柱和4根方钢管高强混凝土柱进行了承载力对比试验研究,绘制了荷载一变形曲线,并对内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压长柱的力学性能进行了全过程分析。结果表明：在含钢率相同的条件下,随着长宽比的增大,相同CFRP层数的方钢管高强混凝土柱承载力有所降低;随着CFRP层数的增加,在长宽比相同的情况下,方钢管高强混凝土柱承载力有显著提高;对核心混凝土的约束效应增加,延缓了构件的屈服时间;CFRP层数对试件的承载力影响更为显著。     

内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土中长柱轴压性能试验

目的 研究内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土的可行性和必要性,并指出内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土应用于建筑物的竖向承重构件中所具有的优越性.方法 通过对7根内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土柱和5根方钢管高强混凝土柱承载力的对比试验,探讨了在相同宽度厚度比的情况下,3种CFRP层数和5种长细比对内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土柱承载力的影响.结果 CFRP圆管对构件的承栽力的有显著提高,内置一层CFRP管承载力增长5%左右,二层增加12%左右;随着长细比的增加,内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土构件承载力有减小的趋势.结论 通过对应变曲线的分析得出宽厚比和CFRP参数的最优组合为2层.     

圆CFRP—钢管混凝土轴压短柱荷载—变形关系分析

目的 深入了解圆CFRP-钢管混凝土轴压短柱的静力性能.方法 以试验研究为基础.依据圆CFRP-钢管约束混凝土在轴压力作用下的应力-应变关系,采用纤维模型法模拟圆CFRP-钢管混凝土轴压短柱的荷载-变形关系;分析了钢管约束效应系数和CFRP筒约束效应系数对圆CFRP-钢管混凝土轴压短柱力学性能的影响.结果 计算值与试验值吻合良好且偏于安全.结论 总结了典型的圆CFRP-钢管混凝土轴压短柱荷载一变形关系曲线特点,该曲线可以分为4阶段:弹性阶段、弹塑性阶段、塑性增强阶段和软化阶段;该方法 也可用于圆钢管混凝土轴压短柱的荷载-变形关系分析.     

圆钢管约束高强混凝土短柱的轴压力学性能

为研究圆钢管约束高强混凝土短柱的轴压力学性能,进行6个短柱试件在循环轴压荷载作用下的试验研究.试验中的主要参数为钢管径厚比(26和42).试验结果表明,圆钢管约束高强混凝土短柱的轴压承载力高于同条件的普通钢管混凝土构件,但两种构件的延性无显著差异;随钢管中纵向应力的降低,构件的轴压承载力提高.对构件的应力分析结果表明,圆钢管约束高强混凝土轴压短柱中,钢管对核心混凝土的约束效果高于普通钢管混凝土构件;钢管约束高强混凝土轴压短柱的峰值荷载点对应于钢管的屈服点.     

方钢管约束高强混凝土短柱轴压力学性能

为研究方钢管约束高强混凝土短柱的轴压力学性能,进行了12个试件在循环轴压荷载作用下的试验研究.试验中的主要参数为钢管宽厚比(D/t=47和70)和混凝土强度(C77和C88).试验结果表明,当D/t=70时,方钢管约束高强混凝土短柱的轴压承载力高于同条件的普通方钢管混凝土构件;而当D/t=47时,方钢管约束高强混凝土短柱的轴压承载力则低于普通方钢管混凝土构件;但两种构件的延性无显著差异.对构件的应力分析结果表明,方钢管约束高强混凝土轴压短柱中,钢管在峰值荷载点后屈服;而钢管混凝土构件中,钢管在峰值荷载点前屈服.方钢管约束混凝土构件中钢管对核心混凝土的约束效果高于普通钢管混凝土构件.     

FRP加筋混凝土短柱受压性能试验研究

纤维聚合物筋FRP(Fiber Reinforced Polymer)的耐腐蚀、抗拉强度高、重量轻、非磁性等特点使其在土木工程中的应用前景十分广阔.首先对我们自己研制的GFRP(Glass Fiber Reinforced Polymer)筋和CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer)筋进行了常温下的受压试验,得到了GFRP筋和CFRP筋的抗压强度与抗压弹性模量;然后对GFRP、CFRP、CFRP与GFRP混合加筋混凝土短柱以及钢筋混凝土短柱进行了轴心受压试验,得到了加筋混凝土短柱的极限承载力、荷载-变形关系曲线、破坏形式和加强筋与混凝土的荷载-应变分布曲线,并将试验结果进行比较.结果表明:在没有约束的条件下,GFRP筋的抗压强度高于CFRP筋;在有约束的条件下,CFRP加筋混凝土短柱的抗压强度高于GFRP加筋混凝土短柱的抗压强度;FRP加筋混凝土短柱的抗压强度高于钢筋混凝土短柱的抗压强度;FRP加筋混凝土短柱的协同工作性和钢筋混凝土短柱的协同工作性相比较差.     

CFRP约束钢管高强混凝土轴压短柱承载力的极限分析

为研究碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)约束钢管高强混凝土短柱在轴心受压作用下的极限承载力,通过CFRP约束钢管高强混凝土轴压短柱破坏过程工作机制的探讨,分析了CFRP约束钢管高强混凝土与CFRP约束钢管混凝土构件的主要区别与联系,为CFRP约束钢管高强混凝土短柱承载力的极限分析奠定了基础。基于极限平衡法,对高强混凝土、钢管和CFRP进行了应力分析,推导得到了CFRP约束钢管高强混凝土短柱的理论计算公式,将理论计算结果与试验实测值相比较,验证了理论公式的正确性。最后将理论计算结果随CFRP层数和钢管壁厚的变化规律进行了分析,研究表明：与CFRP约束钢管混凝土相比,CFRP约束钢管高强混凝土中CFRP约束效果较差,而对于CFRP约束钢管高强混凝土轴压短柱承载力的提高,厚壁钢管有较大优势。     

矩形钢管橡胶混凝土短柱强度承载力试验

为了探讨橡胶粉取代率和橡胶粉粒径对矩形钢管橡胶混凝土力学性能的影响,进行了8个矩形钢管橡胶混凝土轴心受压短柱的试验研究,比较了设计规程（如美国ACI（2005）和AISC（2005）、日本AIJ（2008）、英国BS5400（2005）、欧洲EC4（2004）及中国CECS（2004））对矩形钢管橡胶混凝土强度承载力的适用性.结果表明：橡胶粉取代率和橡胶粉粒径均对矩形钢管橡胶混凝土力学性能影响显著,上述各设计规程计算获得的强度承载力与试验结果相比均偏于安全,可为实际工程提供参考.     

内置CFRP圆管方钢管高强混凝土纯弯构件力学性能的试验

目的了解内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土纯弯构件的静力性能,研究不同CFRP配置率和含钢率对纯弯构件的承载能力的影响．方法对5个内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土纯弯构件和3个方钢管高强混凝土纯弯构件进行静力试验,分析试验结果,绘制荷载-跨中挠度曲线,钢管碳纤维P-ε曲线．结果受弯构件内置了CFRP圆管约束内部核心混凝土后,有效地改善了该构件的力学性能（承载力提高率可提高10％左右、延性提高5％-12％）;试件的荷载跨中挠度全过程曲线可分为弹性阶段、弹塑性阶段、强化段．结论内置CFRP圆管可有效地改善方钢管高强混凝土纯弯构件的力学性能．     

CFRP环向约束方钢管混凝土压弯构件滞回性能

目的研究CFRP增强方钢管混凝土压弯构件在往复荷载作用下的力学性能．方法以4个CFRP环向约束方钢管混凝土压弯构件的滞回性能试验为基础,对其跨中荷载-挠度（P-△）曲线、跨中弯矩-曲率（M-φ）曲线、跨中挠度-轴向变形（△-d）曲线、应变以及挠度曲线形状进行分析．结果所有试件的挠度曲线均近似为正弦半波曲线;钢管和CFRP管可以协同工作;同一点的纵向应变和环向应变异号．结论CFRP对方钢管混凝土有很好的环向约束作用,钢管的局部屈曲得到了延缓．所有试件的跨中荷载-挠度滞回曲线均较为饱满,基本没有捏缩现象,表现出很好的滞回性能．所有试件的弯矩-曲率滞回曲线均较为饱满,在加载初期,试件的变形为弹性变形,进入位移控制后,产生不太明显的“包兴格”效应．     

薄壁方钢管-砂卵石组合短柱轴压力学性能研究

保持砂卵石压实系数在大于87.7%的范围,对两组6根薄壁方钢管-砂卵石短柱的轴压静力性能进行了试验研究,分析了试件的破坏形态、极限承载力、轴向荷载-位移曲线以及轴向荷载-应变曲线等数据。试验结果表明：（1）薄壁方钢管-砂卵石短柱的破坏模式均为局部失稳破坏,且破坏后砂卵石随钢管变形而变形;（2）薄壁方钢管-砂卵石短柱轴向荷载-位移曲线根据钢管与砂卵石分担荷载情况大致可以分为钢管主要受力阶段、砂卵石压实阶段、砂卵石主要受力阶段、破坏阶段4个阶段;（3）增加壁厚能增强薄壁钢管与砂卵石的相互作用。     

圆不锈钢管混凝土短柱轴压承载力模型研究

不锈钢管混凝土结构因具有良好的耐腐蚀性能和承载力高等优点,在海洋平台、桥梁、地下工程中具有极佳的应用前景,但是其承载力计算方法却没有明确的相关规定。为了研究圆不锈钢管混凝土柱轴压承载力,对不同径厚比的奥氏体型无缝圆不锈钢管混凝土短柱进行轴压试验,得到圆不锈钢管混凝土短柱在轴压下的破坏模式、荷载-轴向变形曲线、荷载-环向应变曲线、荷载-纵向应变曲线、承载力与不锈钢圆管约束系数的关系、试件的延性与不锈钢圆管约束系数的关系;同时,基于本文和相关文献的试验数据,通过拟合得到了圆不锈钢管混凝土短柱轴压承载力计算公式,并与欧洲规范(Eurocode 4)、美国规范(ACI 318-99)、日本规范(AIJ-CFT)、中国规程(CECS 28:2012)、福建省地方标准(DBJ 13-51-2003)、行业标准(DL/T5085-1999)的计算结果进行对比分析;最后,由拟合公式推导得出了圆不锈钢管混凝土抗压承载力模型,并与Mander模型、Li模型、Xiao模型、Teng模型进行比较。研究结果表明：圆不锈钢管混凝土短柱在轴压作用下,其典型的破坏形式为向外局部屈曲破坏,不锈钢管对核心混凝土的约束作用、试件的延性和承载力随约束效应系数的增加而增大;相关规程中普通钢管混凝土承载力计算方法应用于圆不锈钢管混凝土短柱承载力计算时偏小,采用本文拟合公式的计算结果更接近试验值;同时,本文的圆不锈钢管混凝土承载力模型、Xiao模型和Teng模型与试验结果较接近,但采用本文模型计算结果标准差更小,得出的圆不锈钢管混凝土短柱承载力较Xiao模型和Teng模型稍微偏大。     

外置钢管补强圆形钢桥墩的抗震性能

目的研究钢管径厚比和桥墩柱长细比参数对外置钢管补强圆形钢桥墩承栽力、延性和吸收能量的影响．方法在确定数值分析与实验数据吻合的基础上,采用MARC有限元程序,对外置钢管补强的圆形柱7个试件进行非线性数值分析．结果得到了在一定垂直荷载和水平往复荷载作用下荷载一位移滞回曲线．明确了外钢管的设置改善桥墩具有良好抗震性能的机理：当内钢管底部变形达到两管间的Dgap时,外钢管阻止了内钢管局部变形的发展,提高了结构的延性和承载力．结论除了λ＝0．15试件,其他的试件都是在56。时达到最大承载力,并且其大小变化不大．结构延性随着λ（或R1）的增大而减少．