单调轴压荷载下考虑尺寸效应的FRP加固混凝土圆柱应力-应变关系

为了研究尺寸效应对纤维增强复合材料(FRP)加固混凝土圆柱轴压性能的影响,在修正尺寸效应律公式的基础上,推导了反映尺寸效应的FRP加固混凝土圆柱的极限强度计算公式,提出了简化的应力-应变模型,并与收集到的各国试验结果进行了比较。研究结果表明:模型计算结果与试验结果吻合较好;该模型能够反映尺寸效应对极限强度的影响。

CFRP-不锈钢夹层管混凝土柱轴压试验及承载力计算方法

为了提升薄壁不锈钢结构的承载性能和耐久性,在不锈钢管内外壁粘贴碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber-Reinforced Polymer,CFRP)复合约束海水海砂混凝土,制得一种CFRP-不锈钢夹层管海水海砂混凝土结构。以CFRP粘贴层数和方式为变化参数,对18个短柱试件进行了单调轴心受压试验,观察了试件的受力破坏过程及形态,获取了荷载-位移曲线和材料应变分布数据,分析了试件轴压力学性能的变化规律。结果表明:内外贴CFRP能有效地提高结构的承载能力和变形能力;无CFRP和内贴CFRP试件的破坏形态均为剪切破坏,但破坏形态会随着外贴CFRP层数的增加向腰鼓破坏转变;在相同粘贴方式下,试件的承载能力、变形能力和耗能能力随着CFRP层数的增加呈非线性提高;在相同粘贴层数下,内贴CFRP的力学性能提升效果优于外贴CFRP,粘贴1层和2层CFRP时,内贴试件的极限承载力相较于外贴试件能再提高5.6%和6.7%,同时内贴1层CFRP的试件的耗能能力与外贴2层CFRP的相当;应变分析显示,在试件破坏前,CFRP与不锈钢协同工作良好。文中最后基于极限平衡法,考虑不锈钢的应变硬化效应,提出了CFRP-不锈钢夹层管混凝土柱极限轴压承载力的计算公式,并收集了73个样本的数据进行验证,发现计算值与试验值较为吻合。

椭圆形GFRP管混凝土短柱轴压力学性能试验研究

以截面比(1.0、1.3、1.7、2.0)和玻璃纤维布层数(5、7层)作为试验参数,对5个椭圆形玻璃纤维增强复合材料管混凝土短柱进行了单调轴压下的试验研究。试验结果表明:椭圆形试件的破坏模式均以位于椭圆形截面长轴顶点附近的玻璃纤维增强复合材料管的环向断裂为标志;椭圆形玻璃纤维增强复合材料管的约束可显著提升核心混凝土的抗压强度与极限轴向应变,且随着截面比的增大和玻璃纤维增强复合材料管厚度的减小,其对核心混凝土抗压强度与极限轴向应变的提升越小;椭圆形试件中玻璃纤维增强复合材料管上的环向应变分布不均匀,且随着截面比的增大和承受荷载的增加,其环向应变分布的不均匀程度增加。

椭圆钢管混凝土短柱循环轴压试验

为研究椭圆钢管混凝土短柱在循环轴压下的力学性能,本文对18个椭圆钢管混凝土短柱分别进行了单调轴压和循环轴压试验,试验中的主要参数为椭圆截面比、混凝土强度和加载制度。结果表明:椭圆截面比对椭圆钢管和混凝土之间的约束效应影响显著,对延性影响不大;混凝土强度的提高对钢管和混凝土之间的约束效应以及试件的延性都有不利影响;循环加卸载会导致椭圆钢管混凝土的强度衰减和残余变形的累积。试验结果与国内外学者和相关规范给出的设计公式计算结果比较发现,这些设计公式均可用于计算椭圆钢管混凝土短柱的轴压承载力。研究成果为椭圆钢管混凝土的理论研究和工程应用提供了试验依据。

不同加载模式下GFRP管混凝土组合柱的损伤实时监测

基于压电陶瓷主动传感技术,对GFRP管混凝土组合柱(concrete filled GFRP tube,CFGT)进行损伤监测.制作2组预埋压电智能骨料(smart aggregate,SA)的GFRP管约束混凝土短柱试件,分别进行单调和往复轴压试验,监测其损伤情况.加载过程中采集实时信号,采用小波包能量法和基于均方根偏差的损伤评判指标(damage indicator,DI)等进行损伤评估,发现小波包能量随着荷载的增大明显衰减,而损伤评判指标随着荷载的增大而增大,且在损伤达到一定程度时趋于平稳;组合柱底的小波包能量均大于柱顶的;柱底混凝土晚于柱顶破环;往复加载下的混凝土破坏先于单调加载下的.结果表明,该监测方法能有效识别组合柱在受力时的实时损伤程度,且监测信号的幅值、小波包能量、损伤评判指标均在损伤过程中表现出较好的敏感性.该方法可为该类组合柱在施工、使用过程中的实时损伤研究提供参考.

钢管混凝土-FRP管海水海砂混凝土组合柱轴压模型

提出一种钢管混凝土-纤维增强复合材料(FRP)管海水海砂混凝土(SWSSC)组合柱新型结构,其由外侧钢管、夹层普通混凝土、内侧FRP管和核心SWSSC构成。在轴向荷载作用下,夹层普通混凝土受到钢管的约束,而核心SWSSC受到钢管和FRP管的共同约束,考虑到两部分混凝土的不同约束机制,在现有的FRP-钢复合管约束混凝土的计算模型的基础上,本文提出了钢管混凝土-FRP管SWSSC组合柱的峰值点和极限点的计算模型;并利用FRP-钢复合管约束混凝土的应力-应变曲线模型,得到了钢管混凝土-FRP管SWSSC组合柱的应力-应变预测曲线;在72个钢管混凝土-FRP管SWSSC组合柱的轴压试验结果的基础上,对建议的模型进行了验证与评估。结果表明,提出的模型可以较好地预测钢管混凝土-FRP管SWSSC组合柱的应力-应变曲线。最后,利用提出的应力-应变曲线模型对钢管混凝土-FRP管SWSSC组合柱的轴压性能进行了参数化分析。

PET FRP约束矩形RC柱中纵筋屈曲行为

大应变纤维增强聚合物复合材料(LRS FRP)具有大断裂应变(大于5%)的特性,可能带来较高的结构延性,为钢筋混凝土(RC)柱的抗震加固提供了一种新的选择。外包FRP通过混凝土保护层为纵筋提供侧向支撑,防止或减缓纵筋的屈曲。但当箍筋间距较大时纵筋仍可能发生屈曲,尤其是在FRP不均匀约束的矩形柱中,纵筋的提前屈曲降低了柱子的承载能力。为研究不均匀约束情况下,FRP加固柱中钢筋的屈曲行为,本文共设计了28个聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate,PET) FRP约束矩形试件,包括16个RC柱和12个素混凝土(PC)柱,对其进行单调轴压试验,研究FRP层数、箍筋间距和截面形状比对约束柱承载力和延性的影响;从试验结果中得到纵筋的平均应力-应变曲线,对FRP约束RC柱中纵筋的应力-应变关系进行定量分析。结果表明,PET FRP约束RC柱可提高其强度和延性,在一定范围内,当约束刚度越大、截面形状比越接近1时,约束效果越好;外包FRP的侧向支撑作用可将纵筋的屈曲推迟到较高的变形水平。