GFRP增强混凝土圆柱轴压强度尺寸效应:细观分析

混凝土柱外包纤维增强复合材料FRP是一种行之有效的约束方式,目前针对FRP约束混凝土柱轴向压缩行为的研究多以小试件为主,而对于大尺寸FRP约束混凝土构件的真实破坏机理及力学性能的研究仍不足。以玻璃纤维GFRP约束混凝土圆柱为研究对象,考虑混凝土细观非均质性及GFRP-混凝土间相互作用,建立了其轴压作用下的三维细观数值模型。以GFRP体积配置率为主导参数,在已有试验成果基础上,扩展模拟和研究了不同尺寸和不同体积配置率下柱的轴压破坏机理和失效模式,进而揭示了横向约束作用对GFRP混凝土柱名义轴压强度及其尺寸效应的影响机制与规律。研究发现:(1)GFRP约束混凝土柱存在尺寸效应现象;(2)随体积配置率的增大,试件名义轴压强度的尺寸效应被削弱。最后在经典材料层次尺寸效应律基础上,结合体积配置率的影响机制与规律,建立了GFRP约束混凝土圆柱轴压强度尺寸效应的半经验-半理论公式,相关试验和模拟结果证实了该公式的合理性。

圆钢管混凝土柱轴压破坏行为与尺寸效应理论研究

当前混凝土材料层次的尺寸效应理论已较为完备,而对钢管混凝土构件层次的尺寸效应理论研究则远远不足.针对圆钢管混凝土柱,考虑混凝土细观非均质性及钢管-混凝土相互作用,建立了研究其轴压破坏行为的三维细观数值分析模型.在模拟结果与已有试验结果吻合良好的基础上,基于细观模拟方法研究了不同横向约束作用(以套箍系数来表征)及不同尺寸下钢管混凝土柱的轴压破坏机理与失效模式,揭示了钢管横向约束作用对混凝土柱名义轴压强度及其尺寸效应的影响规律.最后,结合钢管对混凝土柱轴压强度的影响机制——"强度增强效应"与"尺寸效应削弱效应",在材料层次尺寸效应律的基础上,建立了能反映横向约束作用的混凝土柱轴压强度的尺寸效应理论公式,并验证了理论公式的准确性和合理性.