FRP-自密实混凝土-钢双壁空心组合柱轴压力学性能分析

本文所研究的组合柱,可以使三种材料优势相融合,力学性能良好,有利于加快施工速度,并保证混凝土在构件各位置分布均匀,但存在一定的不足,具体表现为力学性能不稳定,各材料之间容易出现孔隙。本文将针对该组合结构力学性能进行分析,通过试验与试件设计、材性试验、试件制作、观察试验现象、分析试验结果,明确结构稳定性变化规律,希望为相关行业提供参考。

GFRP管高强混凝土空心柱轴压试验研究

为研究GFRP管高强混凝土短柱的轴心受压性能,进行了4根不同截面组合柱的轴心受压试验,主要研究其工作机理和破坏形态.试验结果表明:在荷载作用初期,组合柱GFRP管对混凝土没有约束作用,随着荷载作用增加,GFRP管表面出现白纹和轻微的响声;在极限状态时,GFRP管被拉断,并伴随巨大的响声.GFRP管-高强混凝土-钢管组合柱的承载力比GFRP管-高强混凝土-GFRP管组合柱高37%左右.采用统一理论法建立组合柱的轴压承载力计算公式,理论计算结果与试验结果吻合良好.

不同空心率对高强轻质混凝土角钢组合空心柱抗震性能影响

为探究地震作用下,空心率对高强轻骨料混凝土角钢组合空心柱抗震性能的影响,设计了1根高强轻骨料混凝土角钢组合实心柱与4根不同空心率的角钢组合空心柱.通过对5根试件进行拟静力试验,明确了角钢组合空心柱的破坏模式,并对试件的滞回曲线、骨架曲线、变形能力、耗能能力及刚度退化进行了分析.结果表明:随着空心率的增加,试件的裂缝发展速度逐渐增加,试件的承载力和极限位移下降趋势显著,延性和峰值后拥有的耗能能力呈现先增大后减小趋势,刚度退化现象明显;空心率为15%试件,各项抗震性能良好;空心率为25%和32%的试件滞回曲线出现明显的“捏缩”;适当的空心率,可以满足抗震需求.

椭圆形GFRP-混凝土-钢组合空心柱的轴压性能试验研究

椭圆形GFRP-混凝土-钢组合空心柱由椭圆形GFRP外管、钢内管以及两管之间的填充混凝土组成。进行了大尺寸椭圆形GFRP-混凝土-钢组合空心柱的轴压性能试验,所有试件的内部钢管采用了椭圆形截面,试件的高度为600 mm,长轴为300 mm,短轴分别为150、200、250 mm和300 mm。研究了椭圆形截面的长轴与短轴之比、GFRP厚度及试件空心面积率对其轴压性能的影响。研究结果表明:椭圆形GFRP-混凝土-钢组合空心柱中的混凝土在GFRP管和钢管的共同约束下,其承载力和延性较素混凝土大幅提升;随着椭圆长轴与短轴之比的增大,内部约束混凝土的峰值应力有随之增大的趋势;较大的空心面积率并不会减小GFRP和钢管对于混凝土的约束作用;GFRP厚度的增加将会提高椭圆形组合空心柱试件的极限应力和极限应变。

矩形纤维增强复材-混凝土-钢组合空心柱的轴压试验研究

纤维增强复材-混凝土-钢组合空心柱是一种由纤维增强复材(FRP)外管,钢内管以及两者之间填充的混凝土组成的新型空心构件。现有研究表明:该组合空心柱具有优越的延性和抗震性能,特别适用于恶劣腐蚀环境下的受压构件,如空心桥墩等。鉴于目前关于矩形FRP-混凝土-钢组合空心柱的研究极少,通过对8个大尺寸矩形FRP-混凝土-钢组合空心柱的轴压试验,研究矩形截面长、短边比,矩形空心柱的空心面积率和FRP管厚度的影响。作为对比,同时进行了4个大尺寸矩形FRP约束混凝土柱的轴压试验。结果表明:对于矩形组合空心柱,较大的截面长、短边比并不会降低对混凝土的约束作用;恰恰相反,较大的截面长、短边比提高了约束混凝土的极限应力和延性;矩形组合空心柱的混凝土受到钢管和FRP管的共同约束,表现出了很好的延性;相比矩形FRP约束实心混凝土柱,内部空心的存在并没有降低约束混凝土的极限应力和极限应变。

纤维增强材料-混凝土-钢组合矩形空心柱的低周往复荷载试验研究

纤维增强复材(FRP)-混凝土-钢管组合空心柱由FRP外管、钢内管和两者之间填充的混凝土组成,具有良好的抗震性能和耐腐蚀性能。现有研究主要集中在圆形截面组合空心柱和方形截面组合空心柱,而针对矩形截面组合空心柱的研究较少。矩形截面组合空心柱可根据工程需要,合理设计截面的长边与短边之比,以提供绕两对称轴不同的抗弯刚度。通过对3个矩形FRP-混凝土-钢组合空心柱在恒定轴压和侧向往复荷载下的抗震性能试验,参数包括FRP厚度和水平侧向荷载的加载方向(即绕矩形截面的强轴或弱轴施加弯矩),该组合柱的长边和短边分别为300 mm和200 mm,总高度为2 150 mm,研究表明:具有较厚FRP管的试件的承载力较高;绕强轴加载的试件的承载力和延性远高于绕弱轴加载的试件;基于OpenSees建立的数值模型对滞回曲线的预测略偏保守。