大应变纤维增强复材约束冰短柱轴压力学性能试验研究

混凝土等传统建筑材料在寒冷地区的使用受到了很大限制,而冰是寒区一种可就地取材的建筑材料,但却存在强度低和延性差等缺点。为了解决上述问题,提出一种可用作寒区受压构件的新型大应变纤维增强复材(LRS-FRP)约束冰柱,它由外部的LRS-FRP管和内填的核心冰组成。通过对3个圆形纯冰短柱和6个圆形LRSFRP约束冰短柱的轴压试验研究,考察LRS-FRP层数对该新型组合短柱轴压力学性能的影响。试验结果表明:LRS-FRP约束冰短柱的轴压破坏模式为柱中附近LRS-FRP管环向拉断; LRS-FRP管的约束可大幅提升核心冰的轴压力学性能,组合柱的轴向荷载-应变曲线近似呈两阶段的双线性特征,且极限承载力和峰值轴向应变随LRSFRP层数的增加近似呈线性增长; LRS-FRP管的环向断裂应变受LRS-FRP层数的影响较小。     

增强纤维约束混凝土轴压应力-应变关系试验研究

本文通过不同增强纤维包裹的混凝土圆截面短柱的轴压试验,并结合国内外同类试验结果分析,认为纤维约束混凝土根据约束刚度比βj或约束比ξ的不同,可分为强、弱约束两种不同情况,分别讨论了它们在弹性、弹塑性及强化或退化不同阶段核心混凝土所处的状态和应力-应变曲线的特点,认为约束刚度比决定了强化或退化段的直线斜率,约束比决定了强约束混凝土的强度。文章给出了适用于纤维强、弱约束混凝土统一函数形式的应力-应变曲线方程及特征点和相应系数的确定方法,其结果与试验值吻合较好。     

玻璃纤维增强复材管约束纤维增强自密实活性粉末混凝土长柱轴压性能试验研究

提出了一种流动性能大于255 mm的钢纤维自密实活性粉末混凝土,以钢纤维掺量、GFRP管缠绕角度和长细比为设计参数,设计了7根玻璃纤维增强复材(GFRP)管约束纤维增强自密实活性粉末(RPC)长柱,并对其轴向受力性能进行试验研究。试验结果表明：虽然钢纤维改善了混凝土材料的抗压和抗剪切性能,但其对组合柱的破坏特性影响较小;与±45°GFRP缠绕管相比,±80°GFRP缠绕管对组合长柱的极限承载力和变形性能提升显著;长细比与试件极限承载力呈负相关,长细比越大,曲线的初始刚度及峰值荷载越小。在GFRP约束自密实RPC短柱计算模型的基础上,基于长细比关系的折减系数,提出GFRP约束自密实RPC长柱的极限承载力计算式,计算结果与试验结果均吻合较好,与过往的试验研究误差较小。     

玄武岩纤维增强复材约束的玄武岩纤维混凝土的力学性能

纤维增强复材(FRP)约束混凝土可以极大地改善混凝土的力学性能,目前已获得了一定应用.然而,FRP约束混凝土容易出现脆性破坏,在一定程度上限制了其在一些领域的应用.基于此,提出以玄武岩纤维增强复材(BFRP)约束混凝土的同时在混凝土中加入短切玄武岩纤维(BF),以改善混凝土的力学性能.通过改变BFRP层数、BF掺量,研...     

纤维增强复材约束矩形混凝土轴压强度和极限压应变计算方法研究

轴压荷载下纤维增强复材(FRP)约束混凝土应力-应变本构关系可分为强化型和软化型两类约束模型,其在极限状态时所固有的轴压应力及应变构成了各自本构的参数基础,准确计算这些本构参数可为FRP约束混凝土结构的性能评估提供判别依据.通过对现有FRP约束矩形混凝土抗压强度和极限压应变经验模型的性能进行综合评价,表明已有经验模型普...     

高强H形钢混凝土组合柱轴压性能研究

为研究高强H形钢混凝土组合柱的轴心受压性能以及探究国内外现行规范对此类构件承载力计算方法的适用性,对12根内置Q460、Q690高强H形钢混凝土组合柱及3根内置Q235普通H形钢混凝土组合柱进行轴压试验,研究钢材强度等级、含钢率、长细比和配箍率等参数对构件承载力的影响。试验结果表明：内置Q460、Q690高强H形钢混凝土组合柱与内置Q235普通H形钢混凝土组合柱相比,承载力最大提高幅度分别为19.6%和35.8%;高强H形钢含钢率的提升能显著提高组合柱的承载力;当组合柱长细比在23.0~45.9范围变化时,其对承载力影响不明显;提高配箍率对内置Q690的H形钢混凝土组合柱承载力的提高幅度高于内置Q460的H形钢混凝土组合柱。将试验结果与我国JGJ 138—2016《组合结构设计规范》、美国ANSI/AISC 360-16和欧洲EN1994-1-1:2004中的H形钢混凝土组合柱轴压承载力公式计算值进行对比可得,各国规范的计算值均偏于保守,JGJ 138—2016的计算值与试验结果最为接近。考虑箍筋对混凝土的约束效应,对JGJ 138—2016的组合柱轴压承载力计算公式进行修正,修正公式所得承载力计算结果与试验结果误差降低至10%以内。基于约束效应建立组合柱有限元模型,考虑约束效应的承载力有限元模拟结果与试验结果吻合良好,误差在5%以内。     

组合粘贴纤维增强复材抗弯加固35 m T型梁破坏性试验研究

针对1座高速公路旧桥拆除的35 m预应力混凝土T型梁开展组合粘贴纤维增强复材(HBFRP)加固施工,并总结了施工过程中各项技术控制要点。基于加固后桥梁开展破坏性荷载试验,结果表明:荷载-位移曲线呈线性双折线变化,线性拟合得到跨中部位两阶段荷载-挠度关系; HB-FRP板参与全过程抗弯,未发生黏结滑移破坏。     

新型大断裂应变FRP约束混凝土圆柱的轴压性能

对新型大断裂应变FRP约束混凝土圆柱的轴压性能进行变参数的应力-应变全曲线研究,研究参数有FRP种类、包裹层数、非约束混凝土强度等。新型大断裂应变FRP约束混凝土的轴压性能与CFRP约束混凝土、GFRP约束混凝土、AFRP约束混凝土的轴压性能相比较,比较发现新型大断裂应变FRP约束混凝土轴压性能优于一般FRP约束混凝土。     

方形复材-钢复合管约束型钢混凝土柱抗震性能试验研究

结合钢管约束型钢混凝土柱和纤维增强复合材料管约束型钢混凝土柱的优点,提出了复材-钢复合管约束型钢混凝土柱,其中复合管的内管为钢管,外管为复材管。进行了2个方形复材-钢复合管约束型钢混凝土柱试件和1个方形钢管约束型钢混凝土对比试件的滞回性能试验研究,3个试件的剪跨比均为4,试件的主要变化参数为外包玻纤布层数(6层和8层)。试验结果表明:方形复材-钢复合管约束型钢混凝土柱的抗剪承载能力、延性和耗能能力明显优于方形钢管约束型钢混凝土柱的,而且随着外包玻纤布层数的增加,复合管约束型钢混凝土柱的抗剪承载能力、延性和耗能能力逐渐提升;3个试件的破坏模式均为弯曲破坏。     

型钢活性粉末混凝土柱轴压性能研究

通过3根型钢活性粉末混凝土柱的轴压试验,研究型钢活性粉末混凝土柱在不同活性粉末混凝土强度等级下的轴压力学性能及其破坏特征。试验结果表明:型钢与活性粉末混凝土具有良好的协同工作能力;柱的极限承载力随着活性粉末混凝土力学性能等级的提高而提高;柱的最终破坏形态均以柱端部劈裂破坏为主。采用有限元分析软件ABAQUS对型钢活性粉末混凝土柱进行分析,有限元分析结果与试验结果吻合较好。     

碳纤维增强复材部分包裹圆钢管混凝土短柱的轴压性能

为了揭示碳纤维布(CFRP)部分包裹圆钢管混凝土短柱的轴压性能,对7根CFRP包裹圆钢管混凝土短柱和1根圆钢管混凝土短柱进行了轴压试验。通过ABAQUS软件建立了轴压作用下CFRP包裹圆钢管混凝土短柱的数值分析模型,考虑了界面之间复杂接触关系和材料特性,开展了轴压作用下CFRP部分包裹圆钢管混凝土短柱力学性能的参数分析,研究了主要参数对CFRP包裹钢管混凝土短柱轴压承载力和初始轴向刚度的影响,揭示了其典型破坏模式。研究结果表明:轴压作用下CFRP部分包裹圆钢管混凝土短柱的破坏模式主要包括CFRP断裂、钢管局部屈曲和核心混凝土局部压溃; CFRP部分包裹圆钢管混凝土短柱的轴压承载力随着材料强度、包裹层数和柱截面面积的增加而增大;其初始轴向刚度随着混凝土强度和柱截面面积的增大而逐渐增大。     

高强圆钢管混凝土短柱轴心受压试验研究

采用壁厚约为16 mm,强度等级为550 MPa的高强钢材,卷板并焊接制作3根圆钢管短柱,高度约为1 m,外直径约为550 mm。在钢管内填充C30强度等级混凝土,用4 000 t压力机对其进行轴心受压试验,并记录受力全过程曲线。运用3种规范的计算公式分别计算其承载力,并与试验结果进行对比。试验发现:3根高强圆钢管混凝土短柱的荷载-位移曲线非常接近,极限承载力约为30 000 k N,公式计算的承载力与试验结果吻合。     

高强冷弯薄壁型钢轴压柱畸变屈曲研究

550MPa高强冷弯薄壁型钢卷边槽形截面轴压柱发生畸变屈曲时会出现三种模式（O—O,O-I,I—I）,考虑材料和几何双重非线性的有限元法对三种畸变屈曲模式的构件承载力、变形模式、畸变屈曲应力、横截面应力的分布等相关性能进行比较分析,可看出三种畸变屈曲模式诸性能存在较大不同,同时畸变屈曲与局部屈曲、整体屈曲在相关性能方面也存在不同。采用直接强度法对畸变屈曲轴压柱极限承载力进行计算,计算结果与试验结果较吻合,故在计算畸变屈曲轴压柱极限承载力时建议采用直接强度法．     

高轴压比方钢管高强混凝土柱抗震性能仿真分析

钢管混凝土因其良好的抗震性能被应用在高层建筑中,但有时在建筑的底部会出现高轴压比的情况,因此对高轴压比方钢管高强混凝土柱抗震性能展开来研究。采用有限元软件ABAQUS对7组高轴压比的方钢管高强混凝土柱进行了模拟,其结果表明,轴压比的增加,钢管混凝土柱承载力提高,但抗震性能降低;含钢率的增加,钢管混凝土柱承载力和抗震性能均提高;长细比的增加,钢管混凝土柱承载力和抗震性能均降低。     

异形钢管短柱轴压力学性能研究

利用有限元分析软件ABAQUS建立等截面周长的三角形、扇形、D形、1/4圆形、1/2圆形5种异形截面钢管短柱轴压力学性能分析的有限元计算模型,有限元计算与试验所得的荷载-应变全过程曲线及短柱破坏形态吻合较好。在此基础上对其受力全过程中钢管的应力与塑性应变的分布进行分析,并对截面形式、钢管壁厚、钢管屈服强度等几种影响异形钢管承载力和变形的因素进行比较。结果表明:异形钢管短柱在1/2柱高处发生局部屈曲破坏,截面形式、钢管壁厚、钢管屈服强度等参数对其力学性能影响显著。     

轴压比对高强钢筋混凝土异形柱抗震性能影响研究

通过对高强钢筋混凝土异形柱试件进行低周往复加载试验,对比分析异形柱试件的破坏特征、承载能力、位移及延性、滞回特征、骨架曲线、刚度退化和耗能能力等抗震性能指标,研究轴压比对高强钢筋混凝土异形柱抗震性能的影响。研究表明:轴压比对高强钢筋混凝土异形柱的抗震性能影响效果显著。减小高强钢筋混凝土异形柱试件的轴压比能够增加高强钢筋混凝土异形柱试件的变形能力,改善异形柱试件的延性性能及滞回性能,减缓试件的刚度退化。增加高强钢筋混凝土异形柱试件的轴压比可以提高试件的极限承载能力。     

Q460高强钢焊接箱形柱轴心受压力学性能数值分析

为了解国产Q460高强钢焊接箱形柱轴心受压的力学性能,以数值积分法和有限单元法对7个已有焊接箱形柱轴心受压试验进行数值分析。试件宽厚比为8～12,长细比为35～70。数值模型中考虑了实测的初始挠度、初始偏心及简化的残余应力分布模型。分析预测Q460高强钢焊接箱形柱轴心受压的极限承载力和荷载-挠度曲线。数值积分法分析结果与有限元分析结果吻合。为验证数值分析的准确性,将预测结果与已有试验结果进行对比发现,考虑残余应力、初始偏心、初始挠度的数值积分法与有限元分析可以准确地预测Q460钢焊接箱形柱受压力学行为。通过对比采用简化残余应力分布模型与采用实测残余应力分布模型的有限元分析结果,验证简化残余应力分布模型的准确性。     

异形钢管混凝土短柱轴压力学性能研究

利用有限元分析软件ABAQUS建立等截面周长的三角形、扇形、D形、1/4圆形、1/2圆形5种异形截面钢管混凝土短柱轴压力学性能分析的有限元计算模型,对比圆形截面进行6组试验,有限元计算与试验所得的荷载-应变全过程曲线及短柱破坏形态吻合较好。在此基础上,对荷载-应变关系全过程中钢管与混凝土的相互作用进行分析,最后对截面形式、钢管壁厚(t)、钢管屈服强度(fy)、混凝土抗压强度(fcu)等几种影响异形钢管混凝土短柱承载力和变形的因素进行比较。结果表明:异形钢管混凝土短柱在1/2柱高处发生向外鼓曲破坏,截面形式、钢管壁厚、混凝土抗压强度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。